M87星系中心著名的黑洞正在喷涌出大量以接近光速运动的物质。
很久以前，这个黑洞被命名为M87*。天文学家已经观察它很长时间了。去年，事件视界望远镜捕捉到了M87*的图像，这是历史上第一张黑洞图像。正是这张照片让M87*家喻户晓。
M87星座(也称为处女座A或NGC 4486)是处女座中一个非常大的椭圆星系，距离我们大约5300万光年。M87的长轴长约24万光年，略大于银河系的直径。
M87星座有多达12000个球状星团。相比之下，银河系只有大约200个星团。科学家认为，M87像其他椭圆星系一样，通过合并获得了如此多的球状星团。
M87* (M87 star M87)是一个超大质量黑洞(SMBH)，位于M87星系中心，其质量大于任何已知的黑洞。它的质量是太阳的65亿倍。M87*距离地球5500万光年，其喷流延伸5000光年。
几年前，哈勃在可见光和红外波段记录并拍摄了这些喷射物质的合成图像。这张照片在天文学界可以说是家喻户晓。
多年来，天文学家一直在观测M87*喷流在不同波长的图像:长波、可见光波长和X射线。然而，钱德拉X射线仪器的观测首次显示，一些喷出物的移动速度似乎远远超过了光速的99%。
在新闻发布会上，哈佛大学和剑桥史密森天体物理中心(Cfa)的拉尔夫·克拉夫特(Ralph Kraft)表示，“这是首次使用X射线数据记录器来测量如此极端的速度。我们需要调整钱德拉x光测量仪来再次确认。
克拉夫特在夏威夷火奴鲁鲁举行的美国天文学会会议上展示了这些新成果。该研究成果还发表在《天体物理学杂志》题为“M87X射线注入中视超光速运动的探测”的论文中。
这些喷出物是如何产生的？
像M87*这样的星系中心的黑洞会不断将物质拉向自己。随着距离的缩短(由于角动量守恒定律)，这些物质开始围绕黑洞高速旋转，从而形成吸积盘。这种物质很少被黑洞吞噬。
只有少量的物质会落入黑洞，而其他物质则会被射入太空。这些物质沿着磁力线以射流和光的形式喷射到太空中。这些喷流并不均匀平滑:它们含有大量物质，可以被像钱德拉这样的观测者分辨出来。
天文学家对其中的两个非常感兴趣。多年来，他们一直使用图像来追踪这些物质的运动。它们分别距离中央黑洞900光年和2500光年。
钱德拉天文台的X射线数据显示，这些物质团以不可思议的速度移动:靠近黑洞中心的一个以6.3倍光速移动，另一个以2.4倍光速移动。
等等，没有什么能比光速更快了！
比光速还快？那是不可能的。没有什么比光移动得更快。这当然是事实。所以它必须解释这个观察的原因。
这种现象现在被称为“视超光速运动”。
CfA论文的合著者布拉德·斯诺斯(Brad Snios)说:“物理学中的一个公认定律是，没有什么能比光速更快。”“我们没有推翻物理学的基础，而是发现了一种神奇的物理现象，叫做视超光速运动。”
表观超光速运动的现象需要两个关键因素:物质的速度和其运动轨迹与我们观测方向的夹角。当一个物体，比如来自黑洞的喷流，几乎以接近光速的速度向我们移动时，我们会产生物体移动速度超过光速的错觉。这是明显的超光速运动。
正是因为M87黑洞本身的喷流几乎和光速一样快，而且喷流方向几乎正对着我们，所以这些物质看起来有着不可思议的速度。
天文学家以前确实观察到类似的物质以超过光速的速度运动，但这是第一次在X射线波段。这意味着他们暂时无法确定物质本身是否以99%的光速运动，或者是喷流产生的冲击波。
M87*黑洞的喷流沿着自身磁场呈螺旋状发散，似乎告诉了我们问题的答案。在对X射线的观测中，研究小组发现，在2012和2017之间，视速度为6.3倍光速的团块的X射线强度下降了70%以上。
但这种能量损失只发生在X射线波段，在可见光和紫外波段没有明显的现象，很可能是粒子在沿磁场运动的过程中能量不断耗散造成的。
这种现象被称为同步辐射耗散。这意味着天文学家在不同时间观测到的X射线数据来自同一组粒子，即他们观测到的是不可能的波，而是实际存在的粒子。
“我们的工作提供了迄今为止最强有力的证据，证明M87*的喷流实际上是大量粒子以接近宇宙速度极限的速度飞行。”斯诺斯说。
钱德拉，EHT(视界望远镜)和M87*
钱德拉X射线天文台和事件视界望远镜的数据在研究M87*上可以说是相辅相成的。当EHT花了六天时间拍摄黑洞事件圆顶时，钱德拉天文台正在研究数百年前从M87*中喷出的物质。
同时，EHT的图像比钱德拉的图像小6543.8+0亿倍。
“这就像视界望远镜提供了火箭发射台的特写镜头，”CfA的另一位合著者保罗·努尔森说，“钱德拉天文台向我们展示了飞行中的火箭。”
作者:科学警报
财政年度:2.7万英镑
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