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大熊座一個超大質量黑洞正在向地球噴射高能噴流

大熊座


大熊座一個超大質量黑洞正在向地球噴射高能噴流


一幅插圖顯示了美國宇航局IXPE任務看到的布拉扎·馬卡里安421噴射出高能噴流 。(圖片來源:NASA/巴勃羅·加西亞)
據美國太空網（羅伯特·李）：美國宇航局的一項任務觀察到一個超大質量黑洞將其高能噴流直接指向地球 。不過，現在還不要驚慌 。盡管這一宇宙事件令人恐懼，但它位于大約4億光年之外的一個非常安全的距離 。
積極喂養超大質量黑洞，包括眼前的這個，被稱為吸積盤的物質漩渦盤所包圍，隨著時間的推移，吸積盤逐漸喂養它們 。一些他們沒有吞下的物質被引向他們的兩極，隨后以接近光速或相對速度被噴出 。這產生了高能量和極其明亮的電磁輻射 。在某些情況下，就像美國國家航空航天局的最新繆斯 ， 那架飛機直接指向地球 。這些事件被稱為布拉扎爾 。
這個被命名為馬卡里安421的黑洞位于大熊座 ， 由美國宇航局的成像X射線偏振探測器(IXPE)觀測到 ， 該探測器于2021年12月發射 。IXPE觀察到一種稱為極化的磁場特性，它指的是磁場的方向 。馬卡里安421噴出的噴流的極化揭示了天文學家的一個驚喜，表明粒子被加速的噴流部分也是具有螺旋結構的磁場的所在地 。
Blazar噴氣式飛機可以穿越數百萬光年的空間，但發射它們的機制還沒有被很好地了解 。然而，這些圍繞馬卡里安421噴流的新發現可能會對這種極端的宇宙現象有所幫助 。
“馬卡里安421是高能天文學家的老朋友，”該發現背后的首席研究員、意大利航天局天體物理學家勞拉·迪·蘇格在一份聲明中說 ?！拔覀兇_信blazar將是IXPE的一個有價值的目標，但它的發現超出了我們的最佳預期，成功地證明了X射線偏振測量如何豐富了我們探索相對論噴流不同區域中復雜磁場幾何和粒子加速的能力 。”
IXPE更深入地探究了布拉扎爾噴氣機的扭曲結構
喂養超大質量黑洞的噴流如此明亮的主要原因是，接近光速的粒子釋放出巨大的能量，并根據愛因斯坦狹義相對論的物理學表現 。
布拉扎噴流也獲得了額外的亮度提升，因為它們朝向我們的方向導致與它們噴流相關的光波長“聚集”，增加了它們的頻率和能量 。這類似于來自接近的救護車警報器的聲波如何“聚集”起來，導致頻率增加 ， 使其聽起來更高 。
這兩種效應的結果是，布拉扎星經常比所在星系中所有恒星的光總和還要亮 。現在 ， IXPE已經用這種光描繪了馬卡里安421噴流中心的物理過程，甚至確定了發光光束的來源 。
此前，blazar噴流的模型暗示它們伴隨著螺旋磁場，幾乎像活細胞中的DNA，除了單鏈而不是雙鏈 。然而，沒有預料到的是，磁性螺旋會占據粒子被加速的區域 。

大熊座一個超大質量黑洞正在向地球噴射高能噴流


一位藝術家描繪了在X射線中觀察宇宙的太空IXPE天文臺 。(圖片來源:NASA)
研究合著者、麻省理工學院物理學家赫爾曼·馬歇爾說:“我們預計偏振方向可能會發生變化，但我們認為，根據以前對許多黑洞的光學觀察，大幅度旋轉是罕見的 ?！?因此，我們計劃了幾次對布拉扎星的觀測，第一次觀測顯示偏振度恒定在15% . "
更引人注目的是，對IXPE數據的分析表明，在第一次和第二次觀測之間，噴流的偏振下降到了0% 。這向團隊展示了磁場像螺旋鉆一樣旋轉 。
“我們認識到極化實際上是相同的，但它的方向實際上是一個U形轉彎 ， 在兩天內旋轉了近180度，”馬歇爾說 ?！叭缓?nbsp;， 在一天后開始的第三次觀察中，我們再次驚訝地觀察到偏振方向繼續以相同的速度旋轉 。”

大熊座一個超大質量黑洞正在向地球噴射高能噴流


一個藝術家的概念是一個正在吞噬的超大質量黑洞，有一股噴流以接近光速向外噴射 。(圖片來源:美國宇航局/JPL加州理工學院)
在這些演習中，對光學、紅外和無線電形式的電磁輻射的測量表明，即使X射線輻射發生變化，也不會對飛機本身的穩定性和結構產生影響 。這意味著來自馬卡里安421的沖擊波沿著扭曲的磁場傳播 。
這種現象的跡象曾經在IXPE，馬卡里安501見證的另一個blazar的噴流中看到過，但該小組的新發現代表了更明確的證據，即螺旋磁場確實有助于傳播沖擊波，將噴流粒子加速到相對論速度 。
這項工作背后的團隊打算繼續研究馬卡里安421，并確定其他blazarss，以找到一些具有類似質量的blazar，從而揭示一種為這些現象的極端和明亮的外流特征提供動力的機制 。
“感謝IXPE，這是一個研究天體物理噴流的激動人心的時刻 ， ”迪·蘇格總結道 。
該團隊的研究發表在周一(7月17日)的《自然天文學》雜志上 。