类星体的能量之谜

类星体,是遥远宇宙中最明亮的一类天体.光变研究表明类星体发出光学辐射的区域很小,只有几光天到几光年.如此小的发光区域,每秒钟释放的能量却比大小是它几十万甚至千万倍的普通星系还大上千倍.那么,类星体的巨大能量来源是什么呢?超大质量黑洞对周围物质的吸积,是对这个问题的最简单回答.那么,黑洞如何吸积周围物质?此外,黑洞不仅吸积物质,还可能吹出盘风,产生喷流,与周围星际介质发生相互作用,从而能影响类星体寄主星系的演化.本文将着重介绍:(1)类星体的发现;(2)类星体的能源;(3)黑洞吸积盘理论模型;(4)类星体的喷流;(5)超大质量黑洞与其寄主星系的演化.     

前沿

正黑洞吸积流风存在的直接观测证据被发现中国科学家发现了黑洞吸积流中存在风的直接观测证据。宇宙中几乎所有星系中心都存在一个超大质量黑洞,黑洞周围的气体在黑洞引力的作用下朝黑洞下落,形成黑洞吸积盘。吸积盘会发出强烈的辐射和物质外流,人类首张黑洞照片中拍到的辐射就是源于吸积盘。黑洞吸积是研究活动星系核、伽马射线暴等重要高能天体物理现象的理论基础。     

活动星系核准周期振荡时延与频率呈关联演化

<正>黑洞的吸积过程在黑洞X射线双星(black hole X-ray binaries, BHB)和活动星系核(active galactic nucleus, AGN)中发挥着重要的作用.这个过程可以发射出强烈的多波段电磁波辐射.由于X射线辐射起源自吸积盘的内区,其成为了探索黑洞吸积过程的重要窗口.在BHB和AGN中, X射线亮度变化的特征已经被广泛地分析,其中X射线准周期振荡(quasiperiodic oscillation, QPO)是在两种系统中都观测到的一种特别有趣的现象.     

致密星吸积盘的光学表现

一系列X射线密近双星的被证认及其辐射强度迅速变化的发现,说明了致密X射线源(Compact X-ray source)的机构可能是致密星(如中子星或黑洞)的吸积。在一些工作中已经指出,由于被吸积物质具有初始角动量,所以在致密天体周围将形成一个稳定的较差转动的吸积盘,其中某一径向位置上的物质的转动速度就近似等于该处的开普勒速度。X射线就是从这一盘状物上发出来的。     

认识黑洞边缘

最新的研究显示,黑洞也能成为明亮的辐射源——在吸积周围物质的过程中,当吸积盘中的气体盘旋着掉入黑洞时会释放出大量的引力能,这些辐射为我们认识黑洞边缘的秘密提供了一条途径。 黑洞的辐射主要来自吸积盘的热辐射。其中的幂律硬X射线是来自吸积盘的光子和吸积盘冕中热电子互相作用的结果。这一光谱已经在恒星质量黑洞中     

恒星级黑洞的搜寻与研究进展

迄今为止,银河系内发现的约20颗恒星级黑洞都是通过黑洞吸积伴星物质所发出的X射线来识别.若黑洞的X射线辐射低于望远镜探测极限,人们仍可以通过监测伴星的视向运动来发现黑洞.我们利用LAMOST望远镜对银河系的一颗B型恒星进行速度测量,发现它在围绕一颗不可见天体——大质量恒星级黑洞做周期性运动.这是国际上利用视向速度监测发现黑洞的一次成功实践.尽管引力波探测实验已经发现相似质量的恒星级黑洞,但在富金属环境中形成如此大质量的黑洞对目前的恒星演化理论形成了巨大的挑战.本文介绍了恒星级黑洞的几种探测方法,并对近些年国内外搜寻黑洞所做的努力进行了回顾,最后对未来利用视向速度监测方法和天体测量方法寻找黑洞进行了展望.     

类星体PKS1448—232的吸收线光谱

一、引言 在系统地进行南天射电源的光学证认工作中,Savage,Bolton和Wright于1977年发现了射电源PKS1448—232和—个具有紫外色超的16(?)4恒星状的天体的位置相符合,并给出它的光学证认图。他们利用英-澳3(?)9反光望远镜对这个天体进行了低色散光谱的观测,证实了它是一个发射线红移为Z_(cm)=2.22的类星体,并发现这个类星体的光谱存在有丰富的吸收线,其中大部分的吸收线分布在波长小于L_α的区域。因此,PKS1448-232被列入英-澳望远镜的《类星体吸收线光谱研究》的观测对象之一。该类星体的精确坐标是:     

弱包类星体是边向源?

连续谱的紫外大包是类星体能量分布的最显著特征之一,大包从可见光波段延伸到远紫外及软X光波段。这种特征一般认为是由于离中心致密天体几十个Schwarzschild半径的吸积盘的热辐射所致。McDowell等人在研究31个类星体能量分布(100μm—4keV)时,却发现了少数弱包源,他们认为包弱是源的固有性质,却没有说明起因。本文对这些源的紫外光谱进行了研究,发现弱包很有可能是由于视向效应造成的。     

前沿

正测黑洞质量新方法被发现超大质量黑洞是宇宙中最极端的物体,尽管天文学家已经有一些方法来间接获取黑洞的质量,但这些方法都有所局限。在一项新的研究中,来自美国的研究人员发现吸积盘发出的闪烁光芒可以揭示超大黑洞的质量。这一发现提供了一种用光学观测来了解超大黑洞质量的新方法,而且这种技术不仅适用于黑洞,也适用于某些小而致密的天体,如白矮星。     

扭绞磁场使黑洞发射出喷流

据英国New Scientist，2004，183(2461)：14报道，位于星系中心的超大质量黑洞被天文学家认为是喷射出物质和能量汹涌喷流(jets)的源泉。最逼真的计算机模拟显示：当黑洞旋转时．将环绕着它的磁场扭绞得非常紧密．以至于当这种磁场松卷时就向空间喷吐出大量粒子达数十万光年之遥。天文学家们已探测到从数千个被称为强射电类星体在射电波段发射出的喷流，但对于被认为是由十亿倍太阳质量的黑洞提供能量的喷流如何形成的这一问题，天文学家尚未取得一致意见。     

首张黑洞照片诞生——谈黑洞的前生今世

1905年和1916年爱因斯坦分别提出了狭义相对论和广义相对论,这不仅改变了人类对宇宙的认识而且还深深地影响了我们的日常生活,其中广义相对论一个著名的预言就是黑洞。目前,天文学家发现几乎每个星系中心都存在一个百万到百亿个太阳质量的巨型黑洞,而且每个星系中可能还存在上亿个恒星级黑洞。中等质量黑洞是否存在目前还不确定。黑洞存在的间接证据已经有很多,但人类更渴望直接看到黑洞的面目。黑洞虽然本身并不发光,但可以将吸积物质的引力能通过吸积盘变成辐射,从而被我们看到。北京时间2019年4月10日21时,事件视界望远镜项目在比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿全球六大城市同步举行新闻发布会,公布人类获得的首张黑洞照片。这张照片摄自梅西耶87(M87)星系中心的黑洞,重约60亿太阳质量,距离地球5 600万光年,由全世界横跨几大洲近10台毫米波望远镜(或阵列)进行联网观测,项目团队包括来自中国科学院上海天文台等单位的10余名中国成员。可以说"人类首张黑洞照片"是继2016年发现引力波之后人们寻找到的爱因斯坦广义相对论最后一块缺失的拼图。本文还对未来中国在黑洞研究方面的重大项目做了简单介绍和展望。     

引力波与黑洞

2015年9月14日,LOGO探测到来自两个质量分别为29个太阳质量和36个太阳质量的黑洞并合产生的引力波。这是人类第一次探测到黑洞并合事件,也是第一次探测到来自宇宙的引力波信号。那么,什么是引力波？什么是黑洞？它们是怎么发生碰撞的？碰撞后又发生了什么？本文将做出解释。     

太阳会变成一个黑洞吗

太阳最后会变成一个黑洞吗？答案是：不会。因为太阳的质量比较小,不会演化为黑洞。太阳将在几十亿年后,经过“体积巨大、光芒四射”的红巨星阶段,最后形成一个致密的白矮星。白矮星密度极高,一个质量和太阳差不多的白矮星,大小却只有地球那么大,即太阳直径的百分之一。     

黑洞信息丢失之谜

量子力学要求封闭系统必须遵循幺正演化,即封闭系统演化信息守恒。黑洞信息丢失问题与量子力学幺正性产生了冲突,暗示了量子理论可能无法正确地描述引力。文章介绍了黑洞信息丢失问题的来源,以及可能的解决方法。     

黑洞信息佯谬：落入黑洞的信息丢失了吗？

黑洞信息佯谬自提出至今已困扰理论物理学家近50年。揭秘黑洞信息佯谬是研究量子引力理论的一个重要途径。最近,物理学家在半经典引力理论下给出了黑洞蒸发过程的佩奇曲线,这表明在黑洞蒸发过程中确实释放了信息,从而证实无任何的信息丢失,这也宣告着黑洞信息问题的解决。文章以时间顺序来介绍黑洞信息佯谬研究的历史和现状。     

黑洞——开启“多信使”天文学的新时代

黑洞是宇宙中最为神秘的天体,很长时间内它只存在于理论假设当中。随着现代天文学的发展,如今已经获得了很多关于黑洞存在的相关证据。特别是随着引力波和中微子探测技术的发展,我们不仅可以通过电磁辐射,而且可以通过其他"信使"来了解黑洞,从而真正开启多信使天文学的新时代。     

New Progress Achieved by NSFC Project in Basic Research of Black Hole Physics

Supported by NSFC, Prof. Wu Shuangqing from Huazhong Normal University conducted independent research on gravitation theory, discovered the exact solutions for the five-dimensional Godel charged rotating black hole in the universe, and made important headway in the characteristic research of black hole solutions. Part of the research results has been published in international top journal Physical Review Letters 100, 121301 （2008）.     

浅说中等质量黑洞

 黑洞,这一宇宙中的神秘天体,按其质量大小,主要可分为恒星级黑洞、超大质量黑洞以及中等质量黑洞三大类,前 两类黑洞之普遍存在已为学界所公认。然而,人们对“中等质量黑洞”是否存在的问题则始终未达成共识。     

LIGO发现引力波:一个新时代的起点

2015年9月14日,激光干涉引力波天文台(LIGO)探测到来自两个恒星质量黑洞并合所产生的引力波信号GW150914。这是一个划时代的发现,正式标志着人类探索宇宙的脚步步入了一个新的纪元。本文就什么是引力波、如何探测引力波,即这次探测相关的种种细节进行了分析与讨论。     

流动聚焦研究进展及其应用

流动聚焦(flow focusing)是一种毛细流动现象, 1998 年被正式提出. 其原理为从毛细管流出 的流体由另一种高速运动的流体驱动, 经小孔聚焦后形成稳定的锥形, 在锥的顶端产生一股微射 流穿过小孔, 射流因不稳定性破碎成单分散性的微滴. 该技术稳定、易操作、没有苛刻的环境条 件, 可以制备微米量级甚至数百纳米量级的液滴、气泡、颗粒和胶囊等微粒子, 在科技领域和工 程实际中都有重要的应用价值. 本文回顾了流动聚焦技术的研究进展, 包括实验、理论和数值模 拟, 并对其应用进行了简要评述, 最后对流动聚焦的发展趋势做出展望.