2012-02-29

NASA 的錢卓拉太空望遠鏡發現了小質量黑洞所吹出最快速的黑洞風

天文學家利用美國太空總署 (NASA) 的錢卓拉X射線望遠鏡 (Chandra X-ray Observatory) 發現了由恆星級黑洞的吸積盤所吹出,有史以來最快速的風。這個結果對於要了解這種黑洞的行為,有著重要的意義。

這次破紀錄的風速為時速兩千萬英里(約時速3200萬公里),約達光速的百分之三。這比之前所觀測到恆星級的黑洞風快了10倍以上。

當一顆超大質量恆星塌縮死亡之後,便會誕生黑洞,其質量約為太陽質量的5至10倍左右。而產生這種超快速風的系統,名為 IGR J17091-3624,也可簡稱為 IGR J17091。

「這等同於是宇宙中的五級颶風」於2月20日發表於天文物理期刊通訊 (The Astrophysical Journal Letters) 的論文的作者,來自密西根大學的 Ashley King 說:「我們不曾預期會在這樣的黑洞中,看到如此強勁的風。」

由 IGR J17091 所吹出來的風,與一些風速最快的超大質量黑洞相當,超大質量黑洞的質量約是恆星質量黑洞的數百萬至數十億倍。

「像這種小黑洞竟然能做到和超大質量黑洞一樣,吹出如此快速的風,實在令人驚訝」論文的共同作者,同樣是來自密西根大學的 Jon M. Miller 說:「換言之,這個黑洞的表現超出了同級許多。」

IGR J17091,這個包含了恆星級黑洞的雙星系統的藝術家想像圖。影像版權:(NASA/CXC/M.Weiss

在黑洞周圍,由氣體所組成的吸積盤吹出來的風,可能會帶走比黑洞所補捉到的物質還要多,這是另一件意外的發現。

「一般對黑洞的認知是黑洞會將附近的物質吸進去,與之相反地,我們預估在 IGR 17091 的吸積盤中約有百分之95的物質會被風吹走。」King 說。

與地球上的颶風不同,IGR J17091 的風是朝著四面八方吹出去的。正因如此,它的表現就和噴流很不一樣。噴流是物質相當集中,以光束的型態朝著與吸積盤垂直的方向噴出,而速度通常很接近光速。

美國國家電波天文台 (National Radio Astronomy Observatory) 的延伸極大陣列 (Expanded Very Large Array) 進行了同步觀測,其結果顯示當快速黑洞風出現的時候,無線電噴流就消失了,而其他時候則是可以觀測到噴流的。這個結果與其他恆星級黑洞相符,也提供了黑洞風能阻斷噴流更進一步的證據。

風速的資料是由錢卓拉太空望遠鏡在2011年所觀測的光譜資料估計的。藉由離子在光譜中的發射和吸收特徵,使得科學家們得以了解它們的特性。而在該次觀測的兩個多月前,錢卓拉所觀測到的鐵離子光譜卻沒有高速風的特徵,這代表著黑洞風可能是間歇性發生的。

天文學家們相信黑洞吸積盤上的磁場是產生噴流和風的主要原因。磁場的幾何狀態與物質掉向黑洞的比率則會影響我們看到的是噴流還是黑洞風。

IGR J17091 是一個由類似太陽的恆星繞行一個黑洞的雙星系統。它位於銀河系的中央隆起處,距離地球約為 28,000 光年。

想得知關於錢卓拉的更多資料,可參考 http://www.nasa.gov/chandra

想看更多的互動式影像、廣播、和影片,可至 http://chandra.si.edu

資料來源:http://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/H-12-056.html

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