研究人員首次使用X射線繪制了黑洞周圍的地圖。在供料過(guò)程中，黑洞吞噬的等離子體被加熱到令人難以置信的溫度，并開(kāi)始在電磁光譜的X射線部分發(fā)光。這些X射線在劇烈扭曲的區(qū)域反彈，使得研究人員能夠利用這個(gè)特殊的信號(hào)來(lái)重建超大質(zhì)量黑洞周圍時(shí)空的幾何結(jié)構(gòu)。。

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研究黑洞附近的區(qū)域不是件容易的事。從它們的本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，黑洞會(huì)吞噬光，所以唯一的辦法就是間接地觀察它對(duì)其他物體的影響而不是它本身。去年4月，我們拍攝了有史以來(lái)第一張照片（或者至少是它的活動(dòng)視界，在它被黑洞吞噬之前最后一束光可以被看到的懸崖），但是它需要一個(gè)地球大小的天文臺(tái)——視界望遠(yuǎn)鏡來(lái)完成?，F(xiàn)在，研究者們第一次用X射線來(lái)繪制黑洞周圍的地圖。

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圖解：此信息圖詳細(xì)說(shuō)明了視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）和全球mm-VLBI陣列（GMVA）的參與望遠(yuǎn)鏡的位置。他們的目標(biāo)是第一次成像銀河系中心超大質(zhì)量黑洞事件視界的陰影，并研究銀河系中心附近積聚和流出的性質(zhì)。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖源：Wikipedia

然而，為了做這件事，他們不得不等待一些物質(zhì)被黑洞吃掉，以便一窺究竟發(fā)生了什么。

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圖解：事件地平線望遠(yuǎn)鏡[20]?[21]捕獲的黑洞（M87 *）陰影的第一張圖像 ? ? ? 圖源：Wikipedia

在喂食過(guò)程中，黑洞吞噬的等離子體被加熱到難以置信的溫度，并開(kāi)始在電磁光譜的X射線部分發(fā)射光。這些X射線在劇烈扭曲的區(qū)域周圍反彈，使研究人員能夠利用這種特殊的信號(hào)來(lái)重建超大質(zhì)量黑洞周圍的時(shí)空幾何結(jié)構(gòu)。

《自然天文學(xué)》上發(fā)表的一篇新論文中，科學(xué)家們展示了這是被如何應(yīng)用于位于星系IRAS 13224–3809中心的超大質(zhì)量黑洞的。這是天空中最多變的X射線源之一，因?yàn)樗牧炼仍诙潭處讉€(gè)小時(shí)內(nèi)變化了50倍，這使其成為測(cè)試這種回聲映射方法的理想選擇。

“每個(gè)人都很熟悉在教室講話時(shí)，他們聲音的回聲和在大教堂相比聽(tīng)起來(lái)有何不同——這僅僅是因?yàn)榉块g的幾何結(jié)構(gòu)和材料（“聲學(xué)”）的緣故，這使得聲音的表現(xiàn)方式和回彈不同”，來(lái)自英國(guó)劍橋大學(xué)的主要作者威廉·阿爾斯頓在一份聲明中說(shuō)。

“以類似的方式，我們可以觀察X射線輻射的回波如何在黑洞附近傳播，以便在一團(tuán)物質(zhì)消失在奇點(diǎn)之前，描繪出一個(gè)區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)和這團(tuán)物質(zhì)的狀態(tài)。這有點(diǎn)像宇宙回聲定位?！?/span>

科學(xué)家們一直期望能觀察到他們用來(lái)繪制區(qū)域的反射光回聲，不過(guò)他們發(fā)現(xiàn)了另外一些令人驚奇的東西。

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圖解：在日全食，太陽(yáng)的日冕和日珥是肉眼可見(jiàn)的。 ? ? ? ? ?圖源：Wikipedia

盤(pán)旋上升進(jìn)入黑洞的物質(zhì)形成一個(gè)吸積盤(pán)，在它上面，有一個(gè)高能量電子區(qū)域，溫度高達(dá)數(shù)十億度：黑洞電暈。根據(jù)歐洲航天局的XMM牛頓衛(wèi)星收集的數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)電暈在短短幾天內(nèi)改變了大小。

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圖解：模擬式的XMM-牛頓在引用和空間，圖盧茲 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖源：Wikipedia

這項(xiàng)觀測(cè)為黑洞周圍發(fā)生的事情提供了一個(gè)獨(dú)特的圖像，但它也允許精確測(cè)量黑洞的屬性。電暈的尺寸取決于黑洞的質(zhì)量和它的旋轉(zhuǎn)，以及圍繞它的東西。由于質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)沒(méi)有那么快的變化，團(tuán)隊(duì)設(shè)法把它們固定下來(lái)。IRAS13224-3809的超大質(zhì)量黑洞質(zhì)量約為太陽(yáng)質(zhì)量的190萬(wàn)倍，不到位于銀河系中心的黑洞——人馬座a*質(zhì)量的一半。

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圖解：射手座A *的軟X射線圖像（中心）和最近一次爆炸的兩個(gè)光回波（圈出） ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖源：Wikipedia

即將到來(lái)的任務(wù)，如雅典娜號(hào)，將需要更多這樣的觀察。考慮到黑洞起著舉足輕重的作用，這不僅幫助我們進(jìn)一步了解黑洞，而且也有助于檢驗(yàn)引力理論和星系如何演化。

作者: Alfredo Carpineti

FY: 張玉兔

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