天博黑洞为何发出明亮的光？中外科学家揭开宇宙最强粒子加速器之谜—新闻—科学网

耀变体是一类非凡的勾当星系核：其星系中央被以为存于超年夜品质的黑洞；它向地球标的目的喷射着靠近光速航行的磁化等离子体流 耀变体喷流（blazar jets），后者被以为是整个宇宙中最强的粒子加快器之一；其闪烁的光可高达1000亿个太阳的亮度。

年夜大都来自耀变体的光，都是由其喷流中能量最高可达1TeV（10^12eV)的高能粒子孕育发生。只管人们已经经知道，其喷流的能量终极来自星系中央的超年夜品质黑洞，但其粒子是怎样被加快到云云高的能量，始终是个谜。

经由过程对于其X射线波段偏振环境的不雅测、研究，科学家们试图揭开上述粒子加快机制之谜。

11月24日凌晨，国际学术期刊《天然》（Nature）于线揭晓的一篇论文，按照对于耀变体马卡良501（Mrk501）于2022年3月初以及3月尾两次不雅测的成果，给出了猜度：超年夜品质黑洞喷射的超快粒子流孕育发生的辐射注解，这些粒子是被喷流向别传播的激波加快的。

这一发明，或者将有助在人们更多地舆解黑洞体系的高能辐射历程。

上述论文的标题是《偏振的耀变体X射线表示粒子被激波加快》（Polarized blazar X-rays imply particle acceleration in shocks）。

论文的通信作者是芬兰图尔库年夜学、欧洲南边天文台 (ESO)芬兰天文中央的扬尼斯 利奥达基斯（Ioannis Liodakis）。包孕广西年夜学物理科学与项目技能学院、广西相对于论天体物理重点试验室副传授谢斐于内，该论文的签名作者一共达124位。

黑洞被以为是宇宙中最极度的超等天体。它贪心地吞噬着周围险些所有的工具，难以被间接不雅测到。上述研究成果展示了怎样使用差别偏振丈量要领探测超年夜品质黑洞体系的状态。

11月23日，未介入上述研究的上海交通年夜学物理与天文学院长聘教轨副传授、李政道研究所天文与天体物理研究部李政道学者水野阳介（Yosuke Mizuno）告诉彭湃新闻（www.thepaper.cn），X射线偏振实在很难检测。但专门用在不雅测X射线偏振环境的新卫星X射线成像偏振探测器（IXPE），可以或许对于X射线的线性偏振以及偏振角举行很是切确地丈量。上述论文展示了很是有趣的成果：耀变体马卡良501（Mrk501）的相对于论喷流于X射线波段的线偏振于10%摆布，比其光学波段的值高2倍。这一成果表示了其相对于论喷流中�첩的粒子加快机制。

据彭湃新闻此前报导，2021年12月9日，SpaceX猎鹰9号火箭于佛罗里达州肯尼迪航天中央为美国国度航空航天局（NASA）发射了X射线成像偏振探测器（IXPE）。该探测器会对于入射的X射线成像，并丈量偏振参数。IXPE首席研究员Martin Weisskopf称， IXPE将告诉咱们更多关在宇宙X射线源的切确性子，而不是仅经由过程研究它们的亮度以及光谱来相识它们。 X射线是一种高能光，其波长很是短，因为地球年夜气层的拦截，来自宇宙天体的X射线只能经由过程太空千里镜来不雅测。

水野阳介向彭湃新闻进一步注释说，耀变体的相对于论喷流是从黑洞四周以相对于论速率（靠近光速的速率）发射出的准直等离子体流。它由彻底电离的气体构成，但其详细身分今朝仍未确定，人们于争辩它是电子-离子，照旧电子-正电子。

水野阳介暗示，于相对于论喷流中，可见光以及X射线都来自统一个辐射历程 同步辐射。它是粒子被加快后的非热辐射历程。经由过程比力差别频次之间的偏振度，人们可以探究其发射位点以及粒子加快机制。而偏振跟发射点的局部磁场布局有关。假如其磁场是有序的，那末偏振度会变患上更高。假如磁场强烈缠结（湍流），那末偏振度会变小。

喷流中的粒子为何会被激波加快？

水野阳介暗示，物资以及能量的间歇注入，给喷流的基部（喷流造成部位）带来了扰动。扰动于喷流下流流传历程中，它酿成激波，随后成为平流。粒子是经由过程所谓的费米加快机制被加快，即粒子与振荡的 墙壁 碰撞而加快：因磁镜效应，带电粒子于激波之间被重复反射而被加快。

水野阳介说，思量一下带电粒子穿过激波的情景。假如它于挪动变迁的磁场中被碰撞，它会以更年夜的速率被反射回来，好比从下流到上游。如许屡次的反射年夜年夜增长了其能量。

宇宙两千亿个星系中绝年夜部门星系的中央都存于着伟大的黑洞 10亿个太阳那末年夜的黑洞。许多于休眠，但一些于生长。 美国耶鲁年夜学天文学系、美国宇航局爱因斯坦玻士后研究员莉亚 马尔科图莉（Lea Marcotulli）揭晓评论，上述最新揭晓的论文中的成果是人们理解耀变体的一个迁移转变点， 此刻，X射线偏振使咱们可以或许研究数个此类喷流，来理解这种激波是否常见在所有来历。

此外，她写道，耀变体喷流（blazar jets）是整个宇宙中最强的粒子加快器之一，提供了一种没法于地球上实现的 试验室 。

除了了喷流中的粒子加快机制问题，水野阳介感乐趣的另外一问题是 喷流发射位置的磁场环境 。

中国粹者也于耀变体研究范畴不停取患上新结果。

据中国科学院官网动静，2020年1月3日，国际天体物理学杂志The Astrophysical Journal 于线揭晓了中国科学院云南天文台玻士研究生封海成、研究员刘洪涛与互助者的研究结果。该研究依托丽江天文不雅测站2.4米千里镜，经由过程不雅测耀变体准同时性光谱变迁及测光光变，开展了耀变体光变与颜色变迁的相干性研究。光谱以及测光不雅测都发明了变亮变蓝（BWB）征象，而且颜色与亮度、颜色变迁率与亮度变迁率之间强相干，颜色变迁比亮度变迁超前。这些新发明可使人们更好地舆解耀变体中的辐射机制及光变机制。

中国科学院上海天文台官网2018年11月3日发布动静称，有一类超年夜品质黑洞正处在活跃状况，吞噬着周围的物资，造成一个腰带（吸积盘），发出敞亮的光，这种超年夜品质黑洞被称作勾当星系核。研究注解，它们傍边有10%会于近乎垂直在腰带的标的目的喷出物资以及能量，喷出的速率靠近光速。当喷流标的目的是朝向咱们时，因为相对于论效应，喷流出的光凡是比整个星系还要强，这种勾当星系核被称为耀变体。中国科学院上海天文台由王仲翔研究员带领的研究团组，发明了一个编号为PKS 2247-131的耀变体发出的伽马射线辐射于纪律性地变亮变暗，每个多月变迁一次。这是其时为止费米卫星不雅测到的独一一次周期为月级的准周期振荡事例。其论文被国际学术期刊《天然 通信》（Nature Co妹妹unications）吸收、揭晓。

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