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什{shi}么?强磁<ci>场能 neng[扭曲光线{xian}?M87黑洞告诉你谜底{di}!

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扭曲的光线首次展现黑洞M87*周围磁场

科学的目的总在不停转变。没有绝对完善的成就――任何新的发现都可能会辅助我们打开追求明白宇宙一系列其他发现的大门。超级大质量黑洞M87*的发现也不破例。这是人类能捕捉到黑洞阴影直接图像的首个目的――数百名科学家多年的起劲才最终获得这一令人震惊的功效。

图解:M87*直接图像的偏振直观效果图。(事宜视界望远镜互助组)图源:sciencealert

现现在,科学家们在事宜视界望远镜的协作下仔细地剖析了5500万光年外流动的金色光环,并发现强偏振的征象:黑洞周围发生的壮大磁场使得光波流动偏向被扭曲了。

图解:事宜视界望远镜互助组的部门望远镜位置,以及它们之间的长基线。(欧洲南方天文台/L. Cal ada)图源:sciencealert

“这项事情是一个主要的里程碑:偏振光所携带的信息将有助于我们更好地明白在2019年4月宣布的那张黑洞图像背后的物理原理,这在已往是不能能的,”西班牙瓦伦西亚大学的天文学家伊凡・马蒂・维尔达说,“在获取和剖析处置数据时涉及到很庞大的手艺,为此科学家们破费了数年的功夫来制作这张偏振光图像。”

偏振是电磁辐射里被广为熟知的一种征象。光子在穿越空间时总会沿着某个牢靠偏向震惊。当光子被星际介质里的灰尘散射,或是受电磁场影响而翻转时,其震惊偏向会改变,我们称之为偏振。

图解:太阳镜背后的偏振原理。图源:etradesupply

这是一个可从手艺上加以行使的特征。你应该听说过的偏振光屏幕珍爱膜和太阳镜。而一旦从宇宙星体观察到该特征,它便能辅助我们进一步领会太空环境。就M87*而言,我们领会到气体环中磁场的形状和结构,而且该磁场在黑洞事宜视界之外围绕着旋转。该研究小组发现,从M87*图像看到的偏振光征象只可能由强磁场来注释。

“观察解释,处在黑洞边缘的磁场强到足够拉住热气体,并辅助它抵制引力的约束,”科罗拉多大学博尔德分校的天文学家詹森・德克斯特说,“只有滑过磁场的气体才气旋转进入事宜视界。”

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这或可成为明白“相对论黑洞喷流”这一耐久令人疑心征象的要害。

图解:M87*的艺术想象图,展示了相对论喷流和周围围绕的过热物质。(欧洲南方天文台/M. Cornmesser)图源:sciencealert

只要跨越了临界相近阈值,现在我们所能观察到的任何物质都无法逃离黑洞,但也并不是吸积盘内的所有物质都市不能阻止地旋流进活跃黑洞并最终消逝在事宜视界之外。也有很小的一部门会以某种方式进入吸积盘内部的喷射口,它们会被以等离子态并以相当靠近光速的极高速率从黑洞的两个极点喷射到太空中。

天文学家们以为黑洞的磁场在喷射历程中施展了伟大作用。据理论预计,磁场的磁感线就像同步加速器那样把物质加速到极高的速率。

图解:甚大望远镜获得的椭圆星系M87图像,展示了朝向图片右侧的黑洞喷流。(欧洲南方天文台)图源:sciencealert

我们知道M87*的相对论喷流速率可到达光速的99%。我们从M87*照片中看到的金色光环正是吸积盘的内界限,这个唯一无二的窗口让科学家们得以窥见此喷射历程。

“通过连续不停地观察获得的要害证据辅助我们明白黑洞周围磁场行为和能驱动紧凑区域内喷流远远抛射到银河系外的磁场活跃度。”荷兰拉德布德大学的天文学家莫妮卡・莫西西布罗兹卡说道。

图解:哈勃望远镜在紫外线下拍摄到的M87中央图像,展示了重大的椭圆星系M87中央喷射气体的亮度。(美国国家航空航天局,欧洲空间局/J. Madrid)图源:phys

研究者说,已观察到的磁场结构既能够发生M87*的环状特征,也能发生能喷射到宇宙中的壮大的相对论喷流。部门好的证据暂时都能适合相对论喷流形成的磁场同步加速器模子。研究小组先容,未来的剖析将会集中于靠近M87*的事宜视界的喷流发射区域周围的磁场。

BY: Michelle Starr

FY: swankwi

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