黑洞究竟有多黑

发现黑洞。美国宇航局利用“钱德拉”X射线望远镜在1999年探测到一颗超新星周围物质喷出的大量X射线，科学家据此认为，这颗超新星中央存在黑洞。该望远镜拍摄的另一张照片，显示了一个遥远类星体喷射出的X射线流达20万光年之远，其喷射出的能量可能相当于10万亿个太阳释放能量的总和。     

已知最古老的隐身黑洞

<正>一个国际天文学家团队通过钱德拉X射线天文台(CXO)在早期宇宙中发现了一个黑洞,它被气体所覆盖,是迄今发现的距离最远的黑洞,诞生于大爆炸后8亿年,距今约130亿年。这是人们在早期宇宙中发现的首个被气体隐藏的黑洞。研究人员认为,诞生于宇宙早期的黑洞可能很多都很隐蔽,未被发现,对其进行深入研究有助于揭示黑洞的生长历程。     

“无声”黑洞

虽然黑洞本身并不会发光,但被其吞噬的热量还是会释放出X射线。曾经,科学家就是通过寻找这类X射线发现黑洞的。不过,天文学家在近日首次未通过观测X射线就发现了一个和恒星质量相差无几的黑洞。该黑洞距离地球8500光年,围绕着一颗名为MWC656的蓝色明亮恒星运转。由于MWC656旋转过快,以至于其周围弥漫着气体,而其他气体则围绕着黑洞,但并未陷入黑洞。这就是该黑洞并未发出X射线的原因。     

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<正>虽然黑洞本身并不会发光,但被其吞噬的热量还是会释放出X射线。曾经,科学家就是通过寻找这类X射线发现黑洞的。不过,天文学家在近日首次未通过观测X射线就发现了一个和恒星质量相差无几的黑洞。该黑洞距离地球8500光年,围绕着一颗名为MWC656的蓝色明亮恒星运转。由于MWC656旋转过快,以至于其周围弥漫着气体,而其他气体则围绕着黑洞,但并未陷入黑洞。这     

黑洞把恒星撕成碎片

正当一颗恒星过于接近一个黑洞时,黑洞的超强引力所导致的超强潮汐力会把恒星撕碎。在这类被称为"潮汐破坏"的事件中,一些恒星碎片被以极高速甩出,余下的碎片则坠回黑洞。这导致一种特征明显、可持续数年的X射线辐射。科学家最近观测到了发生在一个星系(它距离地球大约2.9亿光年)中的一次潮汐破坏事件,这也是过去十年中发     

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.     

黑洞与黑洞“不黑”

18世纪末,随着物理学和天文学的发展,科学家们从理论上提出了黑洞概念。黑洞立刻显示出巨大魅力,历经大约两个世纪,人们对它的兴趣始终不减。这里,我们主要对黑洞"黑"与"不黑"方面的物理内涵及存在黑洞的有关证据做进一步的探讨。一、黑洞的概念1783年,英国一位业余天文爱好者迈克尔给卡文迪许写了一封信。在信中,他根据牛顿引力推测:一个直径比太阳大500倍,密度和太阳一样的球体,其逃逸速度可能超过光速,这可能     

前沿

正我国"慧眼"获黑洞等大量数据我国首颗空间X射线天文卫星——"慧眼"硬X射线调制望远镜卫星,目前已在轨运行45个月,获得银道面扫描巡天、黑洞、中子星、太阳耀发等大量观测数据。"慧眼"卫星于2017年发射升空,它搭载高能、中能、低能三台X射线望远镜主要在轨探测器,既可以实现宽波段、大视场的X射线巡天,又能够研究黑洞、中子星等高能天体的短时标光变和宽波段能谱,同时也是大视场和大面积的伽马射线暴全天监视器。     

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。     

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.     

前沿

正1宇宙"黑洞种子"首次被发现天文学家已经找到了早期宇宙中"黑洞种子"存在的证据,其质量为太阳的10万倍,这有望于协助揭开超级黑洞的成因之谜。天文学家说:"我们找到的证据表明,超大质量黑洞的种子能够直接由巨型气体云坍缩而成,不需要任何中间步骤。这项发现若得到证实,就能解释这些     

黑洞发出两种迥异的X射线

据《Nature》杂志报道，天学家已经证明，黑洞是以两种完全不同的方式发出X射线；而区分这两种X射线的不同，将会使天学家更好地了解黑洞的奥秘。科学家已经了解黑洞周围的喷射物和吸积盘可以释放出不同的射线，但是将两种不同的X射线区分开还是第一次。     

一星系黑洞“消化不良” 喷出大堆物质

<正>英国皇家天文学会称,在离地球2 000多万光年的地方,一个星系中央的超大质量黑洞发生"消化不良",打着"饱嗝"向星际空间喷出一大堆物质。这个星系编号为NGC5195,它有一个较大的同伴NGC5194,两者由引力束缚在一起。此前已观测到它们附近有两个X射线弧,据称这是NGC5195星系中央的黑洞"打嗝"形成的。包括银河系在内,几乎所有星系中央都有一个超大质量的黑洞,吸引吞噬周边一切物质。     

300年前苏醒的黑洞

日本天文学家最近发现了一个300年前突然苏醒的黑洞，而且它已经开始“狼吞虎咽”。黑洞位于银河系中央，原来一直处于沉睡状态。距地球约26000光年的它就是“人马座A星”，是一个质量为太阳的400万倍的“怪物”。日本天文学家利用欧洲航天局的“XMM-牛顿轨道望远镜”和美、日两国的X射线卫星发现，     

人类首次在黑洞超软谱态下发现相对论性喷流

 致密天体吸积过程中相对论喷流的形成机制,是天体物理学的基础问题之一。理论上虽然很难回答这个问题,但对于 微类星体相对论喷流的观测,在现象上给出了规律：对于辐射出超软Ｘ射线的天体,相对论喷流是无法产生的。对于河外 星系M81中超软极亮X射线源(M81 ULS1)的光谱观测表明,蓝移的宽Hα发射线,是重子物质相对论喷流的证据。喷流的进 动导致发射线随时间变化,其投影速度约为光速的17%,这与微类星体的原型SS433极为相似。这种相对论喷流不可能起 源于白矮星,而是起源于中子星或黑洞,这与M81 ULS1的超软X射线光谱相矛盾。X射线超软源中相对论喷流的发现,打 破以往对喷流形成的理论认知。处在超爱丁顿吸积状态,并拥有光厚吸积盘外流的黑洞,可以用来解释这种超软谱态与相 对论喷流的共存现象。     

X射线:开启现代生物学的钥匙

正说起X射线,人们首先会想到它是一种穿透力强大的隐形射线,能够照穿人体,留下骨骼的影像。其实X射线在诸多科研和技术领域都有着重要的应用:比如在机场和地铁站的行李安检仪,建筑和工业构件用的探伤仪,都是利用了X射线的穿透力;而材料科学领域则利用强大的X射线来照射新型材料,获取其内部结构信息;古生物研究可以利用X射线获得化石的内部结构;宇宙中远道而来的X射线则能为我们带来黑洞等神秘天体的信息。     

天体Ⅰ型X射线暴中的核物理

X射线暴(X-ray burst)是指天体的X射线亮度突然增强10～50倍的天文现象.它是发生在由一颗中子星(或者黑洞)和一颗伴随的"捐赠者"伴星(通常为红巨星)所构成的密近双星系统里的剧烈核过程.作为宇宙中发生最频繁的热核爆炸事件, X射线暴已广泛为国际上众多基于卫星的X射线观测站所观测和研究,其中包括2017年中国发射的"慧眼"硬X射线调制望远镜.核物理学家需要提供精确的核物理输入量,例如原子核质量、衰变寿命、核反应率等,结合天体物理模型,进而深入理解X射线暴中天文观测到的光变曲线、双星系统相应的天体物理环境参数,以及爆炸灰烬中的核素丰度分布等重要科学问题.本文针对天体Ⅰ型X射线暴中关键核反应研究进行了系统的阐述,详细介绍了X射线暴中的一些主要核合成过程,以及所需的关键核物理输入量,总结了相关研究方向的具体目标,为研究者指出了未来可能的研究方向.     

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。     

一个新的黑洞

虽然理论物理学家们早就假定了黑洞的存在,但今天黑洞仍然是天文学家们最难以捉摸和捕获的对象。最近,一组美国和加拿大的天文学家在波士顿举行的会议上宣布,在离银河系不远的被称之为大麦吉兰利(Large Magellanic)星云的星系中发现了一个黑洞。当然,天文学家们实际上并没看见它,仅从一些奇特的现象中推断出附近存在一个黑洞。首先,通过人造卫星观察表明在空中有一个强大的X射线源,接着,天文学家安内·考莱(Anne Cowley),大卫·克莱普顿(David Cra-     

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。