使用阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)的天文學(xué)家，在來自銀河系中心人馬座(SGR)A*的毫米波中發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)周期閃爍，研究表明：這些閃爍是由于軌道半徑小于水星的超大質(zhì)量黑洞周圍射電斑點(diǎn)旋轉(zhuǎn)造成。

這是一條有趣的線索，可以用來研究具有極端引力的時(shí)空，其研究發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上。研究主要作者、日本慶應(yīng)義塾大學(xué)研究生巖田友平(Yuhei Iwata)表示：

眾所周知，人馬座A*黑洞有時(shí)會在毫米波長內(nèi)爆發(fā)，這一次，我們利用ALMA獲得了10天、每天70分鐘的人馬座A*黑洞無線電波強(qiáng)度變化的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，然后發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)趨勢：典型時(shí)間尺度為30分鐘的準(zhǔn)周期變化和長達(dá)一小時(shí)的緩慢變化。天文學(xué)家推測，一個(gè)質(zhì)量為400萬個(gè)太陽的超大質(zhì)量黑洞位于人馬座A*的中心。人馬座A*的耀斑不僅在毫米波段觀測到，而且在紅外光和X射線中也能觀測到。

然而，用ALMA檢測到的變化，比以前檢測到的變化要小得多，而且這些水平的小變化可能總是發(fā)生在人馬座A**中。黑洞本身不會產(chǎn)生任何形式的輻射，排放源是黑洞周圍灼熱的氣盤。黑洞周圍的氣體不會直接進(jìn)入引力井，但會繞著黑洞旋轉(zhuǎn)，形成吸積盤。研究團(tuán)隊(duì)專注于短時(shí)間尺度的變化，發(fā)現(xiàn)30分鐘的變化周期相當(dāng)于半徑為0.2個(gè)天文單位吸積盤最內(nèi)緣的軌道周期(1個(gè)天文單位相當(dāng)于地球與太陽的距離：1.5億公里)。

相比之下，太陽系最內(nèi)側(cè)的行星水星圍繞太陽的距離為0.4個(gè)天文單位。考慮到黑洞中心的巨大質(zhì)量，其引力效應(yīng)在吸積盤中也是極端的。慶應(yīng)義塾大學(xué)教授Tomoharu Oka說：這種發(fā)射可能與超大質(zhì)量黑洞附近發(fā)生的一些奇異現(xiàn)象有關(guān)。熱點(diǎn)零星地在圓盤中形成，并圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)，發(fā)出強(qiáng)烈的毫米波。根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論，當(dāng)光源以與光速相當(dāng)?shù)乃俣认蛴^測者移動時(shí)，輻射在很大程度上被放大。吸積盤內(nèi)緣的自轉(zhuǎn)速度相當(dāng)大，因此產(chǎn)生了這種特殊的效應(yīng)。

天文學(xué)家認(rèn)為，這是人馬座A*毫米波輻射短期變化的根源。研究小組推測，這種變化可能會影響用事件視界望遠(yuǎn)鏡拍攝超大質(zhì)量黑洞圖像的努力。一般來說，移動越快，給物體拍照的難度就越大，相反，排放本身的變化為氣體運(yùn)動提供了令人信服的洞察。通過與ALMA的長期監(jiān)測活動，可能會見證黑洞吸收氣體的時(shí)刻。研究目標(biāo)是提取獨(dú)立的信息，以了解超大質(zhì)量黑洞周圍令人費(fèi)解的環(huán)境。

博科園｜研究/來自：國立自然科學(xué)研究院

研究發(fā)表期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/2041-8213/ab800d

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