——什么抹暗了GRS 1915+105聯(lián)星系的光芒？

GRS 1951+105 又標(biāo)號“天鷹座V1487”的x射線雙聯(lián)星系統(tǒng)，由位于天鷹座的一顆恒星與一顆黑洞組成，該黑洞為目前銀河系已知的第二重黑洞，約10-18個太陽質(zhì)量。

（圖源布萊恩?克里斯滕森/斯托克揣影像平臺）

大概自2018年起，天空中最亮之一的X射線光源開始暗淡，并且科學(xué)家們?nèi)圆磺宄颉?/p>

距離地球36000光年之外的GRS 1915+105 雙聯(lián)星系同時包含一顆常規(guī)恒星和銀河系中第二重的黑洞，這顆黑洞本應(yīng)創(chuàng)造會發(fā)光的神秘生命體。它約有10到18顆太陽質(zhì)量，僅次于位于銀河中心的超巨型黑洞人馬座A*。由于以它的恒星搭檔為能源，GRS1959+105黑洞周邊通常閃耀著高強(qiáng)度的X射線光芒。由于物質(zhì)們環(huán)繞在這個“宇宙下水口”周圍，物質(zhì)之中的微粒在墜入黑暗的黑洞中心之前彼此摩擦來產(chǎn)生能量。那些旋轉(zhuǎn)物質(zhì)就是黑洞的吸積盤。由于黑洞這個饕餮不斷地吞食養(yǎng)料，吸積盤會發(fā)出X射線光。

但研究者們在2018年7月驚訝地觀察到了一個變化：GRS 1915+105 聯(lián)星系的光芒開始暗淡。之后的2019年開年光芒甚至更暗淡了，且任何人都沒有在此前觀測到類似的現(xiàn)象。

所以究竟發(fā)生了什么？

“我們提議這種狀態(tài)應(yīng)被定義為‘遮蔽態(tài)’。”在給arXiv數(shù)據(jù)庫的文章里研究者如此寫道，這篇發(fā)表的文章還未被同行評議過。

也就是說，有什么東西來到了光源和監(jiān)控對象的高速X射線望遠(yuǎn)鏡之間，從而遮蔽了望遠(yuǎn)鏡的視野。

其實(shí)黑洞視界周圍的亮域仍發(fā)射出大量的光線。這個亮域有時被天文學(xué)家們稱作“引擎”，同時它也是內(nèi)墜物質(zhì)吸引形成的一個更大的“吸積盤”。但是X射線光并不通過跟從前一樣的方式到達(dá)地球。

“這個遮蔽幾何”——遮擋光線的該結(jié)構(gòu)具體是什么—“其實(shí)很難分辨。”該研究的一作作者馬尤拉?芭拉克里斯南（Mayura Balakrishnan）如此說道，她是密歇根大學(xué)的一名天文專業(yè)研究生。

現(xiàn)存的望遠(yuǎn)鏡都無法呈現(xiàn)出遙遠(yuǎn)星系的細(xì)節(jié)，所以芭拉克里斯南和她的共同作者不得不從18年到19年夜以繼日地推算GRS 1915+105其光線如何發(fā)生了變化。

其實(shí)與大型恒星搭檔的黑洞會有時會因?yàn)橥榈男窃瓶梢詫⒁恍怏w云推到它們的光前面而黯淡。

“但在GRS 1959+105這種情況，”芭拉克里斯南告訴《生命科學(xué)》（Live Science），“同伴恒星質(zhì)量很低，并且它沒有產(chǎn)生可觀測遮蔽氣體的大量星風(fēng)?！?/p>

研究者們最終總結(jié)其原因?yàn)椤皬浬⒃谥醒胍婧臀e盤那兒的大量氣體結(jié)構(gòu)遮擋了其發(fā)出的光芒?！?/p>

換句話說，遮擋光源的更像是吸積盤自己內(nèi)部的東西。

那個遮蔽物具體是什么現(xiàn)仍是個謎。而且由于GRS 1915+105的X射線引擎共形于遙遠(yuǎn)星系中央驅(qū)動著許多超巨型黑洞的引擎模型，它對天文學(xué)家還是個很有趣的議題。兩個模型的不同之處在于超巨型黑洞們的燃料來源于它們星系核心的物質(zhì)云。因此了解GRS 1915+105的“吞星洞”發(fā)生了什么將對理解宇宙中最重的物體發(fā)生什么立上一盞啟明燈。

相關(guān)知識

黑洞（英語：black hole）是時空展現(xiàn)出極端強(qiáng)大的引力，以致于所有粒子、甚至光這樣的電磁輻射都不能逃逸的區(qū)域[6]。廣義相對論預(yù)測，足夠緊密的質(zhì)量可以扭曲時空，形成黑洞[7][8]；不可能從該區(qū)域逃離的邊界稱為事件視界（英語：event horizon）。雖然，事件視界對穿越它的物體的命運(yùn)和情況有巨大影響，但對該地區(qū)的觀測似乎未能探測到任何特征[9]。在許多方面，黑洞就像一個理想的黑體，它不反光[10][11]。此外，彎曲時空中的量子場論預(yù)測，事件視界發(fā)出的霍金輻射，如同黑體的光譜一樣，可以用來測量與質(zhì)量反比的溫度。在恒星質(zhì)量的黑洞，這種溫度往往在數(shù)十億分之一K，因此基本上無法觀測。

最早在18世紀(jì)，約翰·米歇爾和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考慮過引力場強(qiáng)大到光線都無法逃逸的物體[12]。1916年，卡爾·史瓦西發(fā)現(xiàn)了第一個能用來表征黑洞的廣義相對論精確解（也就是史瓦西黑洞），然而大衛(wèi)·芬克爾斯坦在1958年才首次發(fā)表史瓦西解做為一個無法逃脫空間區(qū)域的解釋。長期以來，黑洞一直被認(rèn)為僅僅來自數(shù)學(xué)上的好奇。在20世紀(jì)60年代，理論工作顯示這是廣義相對論的一般預(yù)測。約瑟琳·貝爾·伯奈爾在1967年發(fā)現(xiàn)中子星，激發(fā)了人們引力坍縮形成的致密天體可能是天體物理中的實(shí)體的興趣。

BY: Rafi Letzter

FY: 胡桐祎

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