科學家首次測量黑洞內部的強風溫度：數小時內劇烈變化

科學家首次對來自黑洞內部的強風進行了溫度測量，揭示出黑洞風會在數小時內發生劇烈的溫度變化。圖中是這一過程的藝術想像圖。

科學家首次對來自黑洞內部的強風進行了溫度測量，揭示出黑洞風會在數小時內發生劇烈的溫度變化。

研究人員利用美國航空航天局（NASA）的核光譜望遠鏡陣列（Nuclear Spectroscopic Telescope Array，NuSTAR）和歐洲空間局的XMM-牛頓衛星（XMM-Newton telescope）對一個鄰近的超大質量黑洞進行了觀測。他們發現，隨著黑洞大量吞噬宇宙物質，其內部的強風會經歷極為快速的加熱和冷卻過程。

超大質量黑洞位於星系的中央，密度極大，所具有的質量是太陽的數十億倍。它們是強大的引力來源，能吞噬周圍的塵埃、氣體等宇宙物質。科學家目前還無法確定超大質量黑洞的形成原因。

一些天文學家認為，一些比太陽大10萬倍以上的氣體星雲會塌縮形成黑洞，而這些黑洞不斷融合，最終形成了更大的超大質量黑洞。另一種可能是，超大質量黑洞由一顆巨大的恆星——太陽質量的100倍——在燃料用盡之後塌縮而形成。

在這項新研究中，加州理工學院的研究者分析了從超大質量黑洞邊緣發出的X射線。超大質量黑洞在吞噬氣體、塵埃和其他物質的同時，會將周圍吸積盤中的物質以極快的速度拋擲出去，形成強勁的星風和噴流。

這些黑洞風由高溫氣體組成，速度可達四分之一光速。研究者推測，這些風可能在黑洞對所在星系的影響中扮演著重要角色。「我們知道，超大質量黑洞影響著所在星系的環境，而來自黑洞附近的強勁星風可能是它們施加影響的方式之一，」核光譜望遠鏡陣列首席研究員、加州理工學院的菲奧娜·哈里森（Fiona Harrison）教授說，「這是我們第一次觀測到這種迅速的溫度變化，也為研究這些黑洞風如何形成，以及它們會將多少能量帶到星系之中提供了線索。」

黑洞邊緣的X射線在射向地球的過程中會經過這些星風，而且其中部分波長會被星風中的不同元素吸收，比如鐵和鎂。在這一過程中形成的空洞——或者稱為吸收特徵——或許可以幫助科學家揭示黑洞風的物質組成。

研究人員發現，這些吸收特徵從消失到重新出現只花了短短几小時的時間。他們表示，這一現象表明X射線正在將黑洞風加熱到極高的溫度——可高達數百萬攝氏度。在極高的溫度下，這些星風無法吸收更多的X射線。不過，隨著溫度降低，這些吸收特徵又會重新出現。

「這是我們第一次觀測到星風與黑洞輻射之間的相互作用，」論文第一作者、劍橋大學天文學研究所的邁克爾·帕克（Michael Parker）說，「接下來對這一問題的研究很可能會給我們帶來很多方面的啟示，包括這些星風如何形成、如何獲得能量、它們的位置、它們的密度，以及它們持續的時間。所有這些都將使我們對黑洞與其所在星系之間的相互關係有更深入的了解。」

長按下方二維碼識別關注

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！