揭秘黑洞奇异时空之谜【图文】

据国外媒体报道，当一颗恒星耗尽全部燃料结束其一生时就可能发生坍缩并演化成黑洞，宇宙中的超大质量黑洞往往具有数十亿倍太阳质量，统治着星系的中央。目前，来自美国宇航局“雨燕”探测器和费米伽马射线空间望远镜的最新数据研究显示，处于活跃状态的黑洞所喷射出的高速喷流具有普遍性，不论黑洞的质量、年龄和空间环境如何都基本相同，该结果也提出了一个诱人的暗示：普通物理过程可适用于黑洞。

黑洞被认为是最奇异的天体之一，诸多物理定律可能在其中失效

根据美国宇航局戈达德空间飞行中心研究人员罗德里戈·纳蒙（Rodrigo Nemmen）介绍：“在以往的观测中，通常情况下黑洞所产生的喷流中有着相同组分的伽马射线，这个现象在费米望远镜和雨燕探测器的观测中都发现过。”被黑洞引力所捕获的气体等物质落入黑洞过程中，会“堆积”形成盘状漩涡，气体在这里被高速旋转压缩、加热。在吸积盘内缘附近，即事件视界的“门槛”边上会形成朝外指向的释放点，一些物质就会沿着黑洞自转轴产生一对相反方向的喷射流，可将粒子等加速至光速，该过程中也会释放伽马射线，这是一种较为极端的电磁波。

来自美国宇航局博士后流动站研究员西尔万·吉里耶克（Sylvain Guiriec）认为我们还不完全了解黑洞喷流加速过程是如何发生的，但是在活跃的星系中都可以探测到这样的喷流发生，有些喷流已经延伸到数百万光年远的空间中。吉里耶克也是本项研究论文的合著者。该进程末端还会产生伽马射线暴，这是宇宙中最强大的爆发，天文学家认为在大质量恒星死亡和恒星级黑洞诞生的过程中都会产生最为常见的伽马射线暴。当恒星发生引力坍缩后形成黑洞，随着恒星外层成瀑布状向内侧缩进，就会形成吸积盘和黑洞喷流。

在伽马射线喷流中，一些粒子的运动速度被认为达到了光速的99.9%，喷流产生的伽马射线通常可持续大约几秒钟，如果喷流的方向正好对着我们，像雨燕探测器和费米空间望远镜就可以探测到突然出现的伽马暴。为了在较大（黑洞）质量范围内寻找喷流的爆发趋势，科学家们寻找具有星系级规模的伽马射线喷流，它们来自一些最为明亮活跃的星系、类星体和耀变体，这些天体释放的喷流同样也需要指向地球。

经典的耀变体在一秒中释放的能量相当于太阳在31.7万年发出能量总和，普通的伽马射线暴在一秒内释放的能量相当于太阳在30亿年内发出光和热量总和。最终，研究小组审查了54个伽马射线源和234个耀变体、类星体，费米伽马射线空间望远镜、雨燕探测器以及其他观测平台可以迅速告诉科学家有多少喷流释放。射电波和X射线的观测允许科学家们确定每个喷流中粒子加速的情况，通过分析每个类型天体的喷流性质，研究人员发现伽马射线暴和耀变体存在相同的联系。

巴尔的摩空间望远镜科学研究所博士后研究员艾琳·迈耶（Eileen Meyer）认为有一种解释认为黑洞喷流物质在一定的质量区间上表现出普遍性的特点，从数倍太阳质量到数十亿倍太阳质量之间都可以观测到类型的现象。这一发现让科学家了解到黑洞的活动是受同一套物理规律限制，不论黑洞的质量、年龄或者喷流的亮度和能量强度是否相同，大约5%至15%的能量被用于加速粒子以释放伽马射线和其他形式的光线。

马里兰大学物理系副教授Markos Georganopoulos认为这有点儿像一个穷人和一个百万富翁在取暖支出上都是相同的。根据美国宇航局首席研究员Neil Gehrels介绍：“这项研究有一个特别的成果，可以促进天文学家研究伽马射线和活跃星系之间的联系，而过去我们倾向于将两者视为单独的研究领域。

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