日本物理研究所(RIKEN)和JAXA的研究人員利用位于智利北部阿爾瑪射電天文臺(ALMA radio observatory)的觀測數據，首次測量了位于一種重要活動星系中心兩個特大質量黑洞附近的磁場強度。

阿爾瑪射電天文臺由包括日本國家天文臺(NAOJ)在內的一個國際財團管理。令人驚訝的是，磁場強度似乎不足以為“日冕”提供能量。日冕是那些星系中心黑洞周圍觀察到的過熱等離子體云。人們早就知道，位于星系中心的超大質量黑洞，有時比它們的宿主星系還要亮，它們周圍有過熱等離子體形成的日冕，類似于太陽周圍的日冕。對于黑洞來說，這些日冕可以被加熱到驚人的十億攝氏度。

博科園-科學科普：長期以來人們一直認為日冕像太陽一樣是由磁場能量加熱的。然而這些磁場從來沒有在黑洞周圍被測量過，留下了關于確切機制的不確定性。在2014年的一篇論文中，該研究小組預測，黑洞周圍等離子體中的電子會發(fā)出一種特殊的光，稱為同步輻射，因為它們與日冕中的磁力一起存在。具體地說，這種輻射將在無線波段，即波長長、頻率低的電磁波。小組開始測量這些區(qū)域。他們決定研究兩個“附近”的數據，用天文學術語來說，就是活動星系核:IC 4329A，大約2億光年遠;NGC 985，大約5.8億光年遠。他們首先使用智利的阿爾瑪天文臺進行測量

這張計算機模擬圖像顯示了一個位于星系中心的超大質量黑洞。中間黑色區(qū)域代表黑洞活動視界，在那里沒有光可以逃脫大質量物體的引力。黑洞強大的引力扭曲了它周圍的空間，就像游樂場的鏡子。當恒星掠過黑洞時，背景恒星發(fā)出的光被拉伸和涂抹。圖片：NASA, ESA, and D. Coe, J. Anderson, and R. van der Marel (STScI)

然后將測量結果與美國的VLA天文臺和澳大利亞的ATCA天文臺進行比較，這兩個天文臺測量的頻帶略有不同。研究小組發(fā)現，除了黑洞噴射出的“噴流”之外，同步加速器輻射還會產生過量的無線電輻射。通過觀察，研究小組推斷日冕的大小約為40史瓦西半徑(Schwarzschild radii)，這是一個連光都無法逃逸的黑洞的半徑，強度約為10高斯(gauss)，這個數字比地球表面的磁場大一些，但比典型冰箱磁鐵發(fā)出的磁場小很多。

令人驚訝的是這篇發(fā)表在《天體物理學》(Astrophysical Journal)上的論文第一作者井上良之(Yoshiyuki Inoue)說：盡管我們證實了日冕發(fā)出的無線電同步輻射，但結果是測量到的磁場太弱，不足以驅動這些黑洞周圍日冕的強烈加熱，在兩個星系中都觀察到了同樣的現象，這意味著這可能是一個普遍現象。展望未來，該小組計劃尋找伴隨無線電輻射的強伽馬射線的跡象，以進一步了解超大質量黑洞附近環(huán)境中正在發(fā)生的事情。

博科園-科學科普｜研究/來自：RIKEN

參考期刊文獻:《天體物理學》

論文DOI: 10.3847/1538-4357/aaeb95

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