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黑洞周围的类星体盘

通过Adrian主教- 2011年11月4日格林尼治时间20:40:1
黑洞周围的类星体盘

这幅图显示了NASA/ESA哈勃太空望远镜在距地球600公里的高轨道上;资料来源:欧洲航天局

天文学家发现了一种创新的方法来利用哈勃望远镜研究黑洞周围的类星体环。

国际科学家检测了这个明亮的物质环,称为类星体吸积盘,可能有3000亿公里宽,正在慢慢消失在黑洞中。

该团队利用引力透镜技术提高了美国宇航局/欧洲航天局哈勃太空望远镜的功率和精度,从而发现了发光盘的大小,并记录了它的颜色和温度水平。这项技术非常精确,可以与月球上的单一沙粒相比较。

引力透镜指的是在遥远的光源和观测者之间的一个物质区域,例如星系团,它能够使从光源到观测者的光发生弯曲,或者说引力透镜。这是阿尔伯特·爱因斯坦在他的相对论中预言的。

虽然黑洞是不可见的,但它们发出的力量可以创造出一些最明亮的元素。

这张照片显示了一个类星体,它被前景中的一个星系引力透镜化了,可以看到它在两个明亮的类星体图像周围有一个模糊的形状。

这张照片显示了一个类星体,它被前景中的一个星系引力透镜化了,可以看到它在两个明亮的类星体图像周围有一个模糊的形状。对其中一张图像的观察显示出颜色随时间的变化。这是由于透镜星系内的恒星穿过来自类星体的光的路径,在移动时放大了来自类星体吸积盘不同部分的光。这使得一组科学家能够以前所未有的精度重建吸积盘的颜色和温度轮廓。所涉及的细节水平相当于能够站在地球上研究月球表面的单个沙粒;资料来源:美国宇航局、欧洲航天局和J.A.穆尼奥斯(巴伦西亚大学)

类星体——或类恒星物体的全名——是一种物质盘,在环绕黑洞运行的过程中会发光、升温并释放出非常明亮的辐射。它们是如此之小,以至于我们迄今为止对它们的了解大多只是理论上的。

该项目的首席科学家何塞·穆尼奥斯来自西班牙瓦伦西亚大学,他说:“一个类星体的吸积盘的典型尺寸是几光天,或大约1000亿公里宽,但它们位于数十亿光年之外。这意味着从地球上观察它们时,它们的表观尺寸是如此之小,以至于我们可能永远不会有一个足够强大的望远镜直接看到它们的结构,

“这个结果非常相关,因为它意味着我们现在能够获得这些系统结构的观测数据,而不是仅仅依靠理论。”

天文学家利用另一个星系的恒星作为扫描显微镜,揭示了类星体的秘密。当恒星穿过类星体的光线时,引力的作用会将其放大,从而提供其颜色的细节。了解颜色的变化使他们能够创建一个完整的光盘的颜色档案。

这张图显示了哈勃如何能够观测到一个类星体,一个发光的圆盘状物质围绕着一个遥远的黑洞,即使这个黑洞通常太远而看不清楚

这张图显示了哈勃如何能够观测到一个类星体,一个发光的圆盘状物质围绕着一个遥远的黑洞,即使这个黑洞通常太远而看不清楚。图表显示了三个不同的位置:左边是类星体的吸积盘,中心较蓝,边缘较红;中心是中间星系的一个点,类星体的光正穿过这个点;右边是哈勃环绕地球轨道拍摄的照片。中间星系的恒星通过来自类星体的光束时,其引力使不同颜色的光束一个接一个地转向哈勃。因此,随着恒星有效地扫描类星体的圆盘,哈勃望远镜看到的颜色会随着时间的推移而改变。这使得天文学家可以以前所未有的精度直接观察到圆盘的颜色、温度和大小。这些观测的精度相当于在月球表面看到单个沙粒。资料来源:美国宇航局和欧洲航天局

圆盘越靠近黑洞在美国,它的温度上升得越多,颜色就越蓝,这使得研究小组能够计算出它的直径和温度范围。

他们发现这个圆盘的直径从4-11个光日(高达3000亿公里)不等。这是一个非常准确的数字,因为它是如此遥远。

穆尼奥斯教授说:“类星体的物理性质还没有被很好地理解。因此,这种获得观测测量的新能力为帮助理解这些物体的性质打开了一个新窗口。”

随着时间的推移,科学家们发现图像的颜色略有不同,部分原因是星系中的尘埃元素。从每个透镜图像中发出的光经过了不同的旅程,其颜色提供了关于材料的信息星系.研究人员还发现,记录“灭绝定律”也很重要——尘埃的旅程以及它挡住多少光线的计算。

这项名为em>的研究是用哈勃太空望远镜研究引力透镜的色度,将发表在12月的《天体物理学杂志》上。

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