科学家们听到了黑洞的“回声”

“混响机”正在帮助科学家们探测黑洞的爆发。

科学家们听到了黑洞的“回声”插图

上图:黑洞双星喷流的艺术想象图。

利用一种被科学家们戏称为“混响机”的新工具,研究人员在银河系中发现了8个有“回声”的黑洞双星。然后,他们将这些X射线回声转化为声波,甚至人耳可以直接听到。

研究人员利用“混响机”梳理了来自国际空间站上的 NICER 望远镜的卫星数据,该望远镜研究黑洞和中子星等来源的 X 射线发射,包括一种被称为“回声(echo)”的奇怪发射。在最近发表在《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上的一项研究中,一组天体物理学家描述了8个新的黑洞双星回声和它们的X射线爆发。

黑洞是众所周知的大质量物体,具有如此强烈的引力,甚至连光都无法逃脱它们。 黑洞通常被称为吸积盘的过热气体和尘埃的堆积物包围着。 当一些过热物质落入黑洞时,就会产生 X 射线。

在黑洞 X 射线双星中,黑洞围绕着一颗大型伴星运行,并以大伴星为食,就像狗身上的跳蚤一样,使其附近发出X射线的光芒。多亏了这些吸积盘,研究人员才能够观察到原本看不见的黑洞。

麻省理工学院天体物理学家、该研究的合著者艾琳·卡拉(Erin Kara)表示:“黑洞在星系演化中的作用,是现代天体物理学中一个突出的问题。有趣的是,这些黑洞双星似乎是‘迷你’超大质量黑洞,所以通过了解这些小的、附近的系统中的爆发,我们可以了解超大质量黑洞中的类似爆发会如何影响它们所在的星系。”

研究人员发现,这些黑洞的质量从太阳质量的5倍到15倍不等,它们都以类太阳恒星为食。研究小组报告说,这些黑洞首先发生了持续数周的X射线大爆发,在此期间,黑洞产生了明亮的日冕,并以接近光速的速度喷出了巨大的物质喷流。然后,在几天的时间里,日冕逐渐消失,黑洞进入较低的能量态,喷流逐渐消失。

科学家们听到了黑洞的“回声”插图2

上图:名为 Circinus X-1 的 X 射线双星的合成图像。

其中一些X射线被吸积盘反射,产生了初始发射的“回声”。去年,天体物理学家首次探测到一个黑洞远端的光反射,尽管那个黑洞位于一个遥远的星系,而这八个新发现的反射都在银河系。

天体物理学家艾琳·卡拉说:“我们刚刚开始能够利用这些光的回声,来重建离黑洞最近的环境。现在我们已经证明,这些回声是常见的,我们能够以一种新的方式探测黑洞盘、喷流和日冕之间的联系。”

在一个相关的项目中,艾琳·卡拉与教育和音乐学者合作,将黑洞X射线辐射转化为声波。低频光对应于音频中较低的音调。你可以听到,随着黑洞爆发的平息,X射线的发射是如何在减弱之前逐渐增强的。

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