新黑洞发现看到爱因斯坦广义相对论的实际作用

据外媒报道，斯坦福大学天体物理学家Dan Wilkins在观察8亿光年之外星系中心的超大质量黑洞向宇宙发射的X射线时注意到一个有趣的模式。他观察到一系列明亮的X射线耀斑--这虽然令人兴奋但并非前所未有--然后，望远镜记录了一些意想不到的事情：更多的X射线闪光比明亮的耀斑更小、更晚且“颜色”不同。

第一次探测到黑洞背后的光

根据理论，这些发光的回声跟黑洞背后反射的X射线一致--但即使是对黑洞的基本了解也告诉我们，这个光来自一个奇怪的地方。

“任何进入黑洞的光都不会出来，所以我们不应该看到黑洞后面的任何东西，”Wilkins指出，他是斯坦福大学Kavli粒子天体物理和宇宙学研究所和SLAC国家加速器实验室的研究科学家。然而，这是黑洞的另一个奇怪的特征，从而使这种观测成为可能。Wilkins表示：“我们之所以能看到这种现象，是因为黑洞正在扭曲空间、弯曲光线、扭曲自身周围的磁场。”

日前发表在《自然》上的一篇论文详细介绍了这一奇怪的发现，它是第一次直接观察到黑洞背后的光--爱因斯坦的广义相对论预测了这种情况，但直到现在才得到证实。

“50年前，当天体物理学家开始推测磁场在接近黑洞时的行为时，他们不知道有一天我们可能会有直接观察这一现象的技术并看到爱因斯坦广义相对论的实际作用，”Roger Blandford说道。

如何看到黑洞

这项研究的最初动机是为了更多地了解某些黑洞的神秘特征即日冕。坠入超大质量黑洞的物质为宇宙中最亮的连续光源提供了能量并在黑洞周围形成了日冕。这种光--X射线光--可以被分析来描绘和描述黑洞。

关于什么是日冕的主要理论始于气体滑入黑洞并过热至数百万度。在这个温度下，电子从原子中分离出来并形成磁化的等离子体。在黑洞强大的自旋中，磁场在黑洞上方形成了很高的弧线并围绕自身剧烈旋转、最终完全断裂--这种情况让人想起我们的太阳周围发生的事情，因此它借用了“日冕”的名字。

Wilkins说道：“这个磁场绑在一起，然后突然靠近黑洞、加热它周围的一切并产生这些高能电子，这些电子接着产生X射线。”

当Wilkins仔细观察耀斑的起源时，他看到了一系列较小的闪光。研究人员确定，这些都是相同的X射线耀斑，但从圆盘的背面反射回来--这是对黑洞远端的第一次一瞥。

Wilkins说道：“几年来，我一直在从理论上预测这些回声对我们的影响。我已经在我的理论中看到了它们，所以一旦我在望远镜观测中看到它们，我就能找出它们之间的联系。”

未来的观测

描述和理解日冕的任务仍在继续，并且还需要更多的观察。未来的一部分将是ESA的X射线天文台Ahtena。作为斯坦福大学物理学教授Steve Allen实验室的一员以及SLAC粒子物理学和天体物理学教授，Wilkins正在帮助Athena研制部分宽场成像仪探测器。

Wilkins表示：“它有一个比我们以前用X射线望远镜看到的更大的镜面，它将让我们在更短的观测时间内获得更高的分辨率。所以，有了这些新的天文台，我们现在从数据中得到的图像将变得更加清晰。”

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