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汐鈺文藝范 2019-04-30

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4月25日，NASA的斯皮策太空望遠鏡發布了紅外波段下的M87：

○ 星系M87。| 圖片來源：NASA/JPL-Caltech/IPAC

M87是一個巨大的橢圓星系，距離地球5500萬光年。在這張圖片的嵌入圖中，我們可以清楚地看到星系中央朝兩邊噴射出的物質。事實上，在星系中央的正是前段時間我們首次看到的超大質量黑洞“Powehi”:

○ M87的中心是一個超大質量黑洞。| 圖片來源：NASA/JPL-Caltech/IPAC

早在1918年，天文學家柯蒂斯（Heber Curtis）就觀察到了“一條奇怪的直線射線”從星系中心延伸出來。這種明亮的噴流是由一個圍繞著黑洞快速旋轉的物質盤產生的，在多個波段中都能被觀測到（從射電波到X射線）。

當噴流中的粒子撞擊到星際介質（在M87之中的恒星間的稀疏物質）時，它們會產生一種沖擊波。從圖片中我們可以看到，沖擊波比噴流本身更為突出。

我們看到，星系中心右側的噴流更為明亮，它幾乎是直接朝向地球方向運動的。它的亮度因為朝著我們的方向高速運動而被放大了，而這種放大的更主要原因是所謂的“相對論效應”。之所以有這種效應是因為噴流中的物質會以接近光的速度運動。噴流的軌跡與我們相對于星系的視線有輕微的偏差，所以我們仍能看到噴流的一些長度。沖擊波是從噴流開始向下彎曲的地方開始的。

相比之下，另一邊的噴流正高速遠離我們，因此相對論效應會使它在所有波長下都不可見。但我們仍可以看到它產生的沖擊波（像字母“C”的部分）。

通過在不同波段下的觀測，科學家希望能夠進一步理解與噴流有關的物理。

4月29日，《自然天文》期刊上發表了一項很有意思的發現。

在距離地球7800光年遠的天鵝座方向，有一個由黑洞（質量約為太陽的9倍）和恒星（質量是太陽的70%）組成的雙星系統，被稱為天鵝座V404。恒星的外層正被黑洞的強大引力捕獲，被黑洞吸引的氣體會在黑洞周圍旋轉，形成一個薄的吸積盤。吸積盤的內部區域非常的熾熱，會釋放出X射線輻射。

雖然這個系統比上面提到的超大質量黑洞要小很多，但它也可以產生噴流。當天文學家將望遠鏡瞄準天鵝座V404產生的噴流時，驚奇地發現：噴流的方向會隨著時間的流逝快速地發生變化——這種變化甚至發生在幾小時或幾分鐘之內！速度之快前所未見。在下面這個視頻中，我們可以更直觀的感受到究竟發生了什么：

○ 天鵝座V404的模擬。| 視頻來源：ICRAR

過去，天文學家尋找黑洞的主要手段就是在宇宙中搜尋雙星系統輻射出的X射線。但到了2015年，天文學家首次探測到了由兩個黑洞合并產生的引力波，從此我們又多了一個尋找黑洞的方法。

如今，引力波探測已經進入了勢不可擋的新時代。四月初，美國的激光干涉引力波天文臺（LIGO）與歐洲的室女座干涉儀（Virgo）在經歷了全面升級之后，正式啟動了新一輪的引力波探測實驗。升級后，科學家們預期平均每周就能看到一起黑洞合并事件，每個月看到一起中子星合并事件。而就在這個月的8號、12號、21號、25號、26號，探測器均成功捕捉到了引力波的信號，發現頻率與預期的吻合。

前三個引力波信號應該均來自雙黑洞的合并，最新發現的兩起事件則更加有趣。

4月25日，LIGO和Virgo都探測到了來自5億光年之外的引力波。而且這次探測到的引力波極有可能（可能性超過99%）是來自雙中子星的合并。一旦確認，這將是自2017年后發現的第二起中子星合并事件。就在這個事件發生后的不久，世界各地的天文學家都接到通知，他們將望遠鏡對準天空，希望能夠捕捉到千新星爆發所發出的光。

而就在4月26日，LIGO和Virgo探測到一個更誘人的引力波信號：在12億光年之外，一個黑洞正在吞噬中子星！這是天文學家長久以來都想要尋找的，但由于信號不是很強，他們還無法確認這一可能性，目前他們正在加緊分析數據。如果最終確認是黑洞和中子星合并產生的引力波，那么將會有大量的宇宙信息被揭示，其中包括對廣義相對論的精確檢驗和對宇宙膨脹率的測量。