研究發現黑洞磁場強度相當於萬有引力

  一項對星系中心超大質量黑洞的最新研究發現,在整個系統動力學中,黑洞磁場起著重要作用。美國能源部勞倫斯·伯克利國家實驗室和德國馬克斯·普朗克射電天文學研究所(MPIfR)科學家通過對76個黑洞的觀察測量發現,它們的強度比得上由黑洞強大萬有引力產生的拉力。相關論文發表在上周出版的《自然》雜誌上。

  “本研究是首次系統地檢測黑洞附近磁場。這非常重要,因為我們不知道這一點。”伯克利實驗室研究員亞歷山大·柴可夫斯基說,他負責協助解釋現有計算機模型的觀測數據。“而現在我們有了不止一兩個證據,而是來自76個黑洞的證據。”

  活躍星系中心的吸積超大質量黑洞,通常會產生“噴射”——相對論粒子準直雙極外流。

  而在噴射形成和吸積盤物理學中,磁場可能也起了關鍵作用。研究人員最近在銀心黑洞附近發現了一個動態重要磁場,如果這種現象是普遍的,且磁場能延伸到黑洞的事件視界附近,吸積盤結構就會受到影響,這樣由標準模型得出的假設就是錯的。

  柴可夫斯基在加州大學伯克利分校做博士後時,曾提出一個包含了磁場的黑洞計算模型。該模型認為,一個黑洞能支持的一個磁場,該磁場和它的萬有引力一樣強。但迄今為止還沒有觀察證據支持他的預測。

  據物理學家組織網近日報道,研究人員觀察到的超大質量黑洞噴出的氣體證明了其磁場的強度。這些氣體噴射由磁場形成,並產生電波輻射。“我們意識到,從黑洞噴射發出的電波輻射可以用來測量黑洞附近的磁場強度。”論文第一作者、MPIfR研究人員穆罕默德·扎曼尼那薩博說。

  此前曾有其他研究小組用美國射電望遠鏡網絡——甚長基線陣列收集了來自“射電噪”(radio-loud)星系的電波—輻射數據。這次的研究通過分析這些數據後繪製出不同波長的電波輻射圖,然後根據不同輻射圖之間噴射特徵的變化,計算出了黑洞附近的磁場強度。

  根據這些結果,研究小組不僅測出黑洞的磁場強度和它的萬有引力一樣強,而且也和醫院裡磁共振成像儀(MRI)產生的磁場強度差不多——大約是地球磁場的一萬倍。

  柴可夫斯基說,這些新結果意味著理論學家必須重新評價他們對黑洞性質的理解。“黑洞的磁場極強,足以大大改變氣體落入黑洞以及我們觀測到的氣體外流的方式,我們需要返回去重新審視我們的黑洞模型了。”





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