科学家发现黑洞的普遍规律

科学家发现黑洞的普遍规律


各种大小的黑洞似乎都遵循相同的剧本:当物质进入时,喷流就会爆炸。对于恒星黑洞,我们可以很快观察到这一点。对于太多人来说,改变需要几个世纪的时间,但罕见的破坏性事件让我们能够在几年内看到戏剧性的发展。

在过去的几十年里,天体物理学家一直陷入一个棘手的宇宙尺度奇迹:黑洞如何能够用极其强大的喷流喷射出来。这些位面并不是一些模糊的、非物质的宇宙射线;它们是宇宙射线。它们是非凡的物质流,其中的每个粒子都被加速到接近光速,并以令人难以置信的速度移动。但为什么有些黑洞在进食后立即喷出射流,而另一些黑洞则要等待数月或数年才爆炸?

由高等研究院的安德鲁·穆默里和科廷大学的阿黛尔·古德温领导的国际团队发现了一条普遍规则。他们发表在《自然天文学》上的研究表明,各种大小的黑洞,无论是质量是太阳十倍的恒星还是质量数百万倍的超巨星,都会在其供给周期的同一临界点发射喷流。

马默里表示, “我们真的很想了解这个巨大的谜团。为什么一些超大质量黑洞在撕裂一颗恒星后会爆炸并产生无线电波,而另一些则完全躺在那里,几个月甚至几年后才突然点燃它们的喷流?”

黑洞的秘密被揭开

黑洞通常被描述为宇宙真空吸尘器,但它更像是杂乱的吞噬者:所有靠近它们的东西都会被吞噬,不留任何痕迹。当它们遇到路过的星星时,它们会先将其撕碎,然后慢慢吞噬。

恒星的大部分物质都积聚在黑洞中,但其中大部分会被猛烈地喷射出来,形成向外传播的物质流。这些宇宙“打嗝”可以将物质传送到数千光年之外,甚至可以影响整个星系的命运。

该团队监测了潮汐破坏事件(TDE),这是超大质量黑洞撕裂恒星的罕见情况。与黑洞数千年的缓慢演化不同,潮汐膨胀将其进食过程压缩为几年,提供了独特的观测窗口。

该团队使用全范围的观测波长(光学、紫外线、X 射线和无线电)研究了 20 个波破坏事件。通过结合不同波长的观测结果,他们发现黑洞喷流的形成由两种不同的时间模式组成。

第一个阶段是早期的,其中喷射流在黑洞开始以极高的速率吸积物质时出现,而另一个阶段则延迟了。在这种情况下,喷流要经过数百甚至数千天后才会形成,此时黑洞的吸积率已降至爱丁顿极限的约 2%。

同样的 2% 也是导致银河系小黑洞形成喷流的阈值。这一新发现证明了这一基本物理定律是普遍适用的,无论黑洞大小如何。

这一突破发生在马德里的一家酒吧举行的天体物理学会议上,穆默里和古德温立即想到,小黑洞中喷流形成的规则可能也适用于这些遥远的黑洞。

经过交叉核对数据后,他们发现两种黑洞的活动模式完美匹配。之后,他们花了几个月的时间仔细分析收集到的数据,最终证实了这一假设。

这一发现不仅解开了太空之谜,还为未来的研究创造了重要的机会。既然我们知道了延迟喷流何时出现,天文学家就可以预订天文台,即使是那些需求极高且日程已满的天文台,例如即将完工的平方公里(SKA)射电望远镜。

正如穆默里所说: “我们希望我们的工作能为更深入地发现我们的宇宙铺平道路。”

摘自杂志:

  1. Goodwin, AJ, Mummery, A. 黑洞喷流形成的通用认证标准。纳特·阿斯特朗 (2026)。 DOI:10.1038/s41550-026-02951-1



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