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研究揭示黑洞喷流“刺破”宇宙苍穹的奥秘
本文转自：中国科学报
本报讯（见习记者江庆龄）由复旦大学教授袁峰带领的国际团队，以M87星系中心超大质量黑洞的喷流为研究对象，对目前主要的两种黑洞喷流模型的正确性进行研究。相关研究成果近日发表于《科学进展》。
由于超强的引力，在黑洞半径内连光都无法逃脱它的引力束缚。然而，早在1918年，就有天文学家通过观测发现，在黑洞半径之外距离很近的地方，黑洞能以接近光速的速度向外喷射出包含物质和能量的强大外流——喷流。
神秘的喷流是如何形成的？这个问题已有100余年的研究历史。目前该研究领域主要有两个模型，一个是从过大尺度磁场提取黑洞的转动能，即“提取黑洞转动能”模型；第二个模型也需要大尺度磁场，但磁场提取的是吸积盘的转动能，即“提取吸积盘转动能”模型。
“这两个模型都没有涉及一个非常关键的问题，即模型预言的喷流能否与对喷流的形态、宽度、速度场、偏振等的观测结果一致。”袁峰介绍。
此前，袁峰曾在中国科学院上海天文台工作多年。为了解答这个问题，袁峰领导的国际团队利用上海超算中心和上海交通大学李政道研究所的超级计算机进行计算，通过严格的定量计算得到预言的喷流观测结果，并与喷流的观测数据对比，发现是黑洞喷流中的“磁重联”导致了喷流中产生辐射的高能电子的加速。而磁重联是由黑洞吸积盘中产生的“磁爆发”引起的。该爆发能够对磁场产生强扰动，从而引起喷流中的磁重联现象。
研究团队还发现，“提取黑洞转动能”模型预言的喷流形态与实际观测到的喷流形态相吻合。此外，喷流的“边缘变亮”、宽度、长度、速度场等也与观测结果相一致。
袁峰表示：“这项工作为黑洞喷流的观测数据与动力学模型搭建了一座联系的桥梁，可以帮助天文学界更好地利用望远镜观测数据探知喷流的物理本质。”
相关论文信息：
http://doi.org/10.1126/sciadv.adn3544
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快照生成时间：2024-03-25 08:45:11
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