M87黑洞的超自然现象
简要：M87*是M87星系中心的超大质量黑洞，它以近乎光线的速度发射物质喷气流。黑洞吸引物质，其中一些物质被喷射返回到宇宙空间。这些被喷射的物质以喷射流或光束的形式沿着磁场线运动，由此产生喷射流。X射线数据显示有两结喷射流分别拥有6.3和2.4倍于光线的速度，而超光速运动可以解释这一“违背物理规律”的速度。
家喻户晓的黑洞正在M87星系的核心地带喷发出以接近光速速度传播着的物质射流。
这是一位艺术家对极大质量黑洞喷流的构想概念——美国国家航空航天局(NASA)/达纳.贝里/SkyWorks数码
天文学家已经观察其很长时间了，而这个颇受关注的位于梅西叶87星系中心的黑洞也就以M87*命名了。
就在去年，事件视界望远镜捕捉到了M87*的图像，这也是有史以来第一个黑洞图像。而该图像仅是增加了M87*的声望，但这也仅是一个开端。
(图像为与事件视界望远镜合作集）
M87,是室女座中的超大椭圆星系，也被成为室女座A或NGC 4486，距离我们约5300万光年。而它长度跨越大约240,000光年，比银河系还略长一丢丢。
与银河系微不足道的200个相比，它周围环绕着令人难以置信的12,000个球状星团。这使科学家们认为，与其他椭圆星体一样，M87也是通过合并而变得如此庞大。
M87*(M87星)是M87中心的一个与所有SMBH中质量最高之一的超大质量黑洞(SMBH)。它比太阳大65亿倍。M87*星距离我们有5500万光年，它能喷射出具有相对论性质的物质射流并将其延伸到太空中约5,000光年的地方。
几年前，哈勃望远镜在可见光和红外光下都捕获到了其喷射气流的著名合成图像。
(图源自美国国家航空航天局NASA / 哈勃精选计划团队 / 空间望远镜研究所 / 大学天文研究协会）
多年来，天文学家一直在观察不同波长的M87*的射流材料：无线电，光学还有X射线。现在，也是有史以来第一次，钱德拉X射线观测显示出该射流的各个部分以大于光速99％的速度运动。
1988年的M87在无线电和光学上的较早图像。用甚大阵列射电望远镜和甚长基线阵列捕获了电图像，图像可见于哈勃望远镜。来源—美国国家航空航天局，国家无线电天文台 / 国家科学基金会，约翰·比雷塔(空间望远镜研究所 / 约翰霍普金斯大学天文单位）和相关大学公司–
天体物理学中心的拉尔夫·卡夫特｜哈佛&史密森尼(CfA)在新闻稿中表示：“这是首次使用X射线数据记录黑洞喷流产生的极端速度。” 并称，“我们需要钱德拉清晰的X射线视野来进行这些测量。”
卡夫最近在夏威夷檀香山举行的美国天文学会会议上介绍了这些新结果。该结果还发表在《天体物理学杂志》上，一篇题为“ M87的X射线射流中的超光速运动的检测”的论文中。
是什么原因造成了喷射气流？
诸如M87*之类的黑洞在会星系中心向其吸引物质。而随着这种物质材料的接近，它就会开始围绕着一种称之为吸积盘[1]的结构中的黑洞旋转。但神奇的是，这种物质材料注定不会被吸入。
它只会有一小部分掉进去，而有些部分却会被倒回太空。而这些被驱逐的物质则会遵循磁场线呈射流或射束的形式。这些喷射气流并非光滑且没有特征：它们具有像钱德拉这样的天文台可以观察到的呈团块或结。
而这些结中的其中两个尤其对于天文学家来说特别有趣。多年来，他们一直使用图像来跟踪这些结块的运动。它们分别距离SMBH约900光年和2500光年。
钱德拉观测天文台的X射线数据显示，这些结点以令人难以置信的速度行进：最靠近中心的结点是6.3倍光速移动着，而另一个结点的则以2.4倍光速的速度移动着。
等一下，但请别忘了，没有什么比光速行进得更快。
当然，这也是对的，因此这里肯定还有什么其他的因素。
而那个“其他的因素“又简单地称为“超光速运动”。
该研究的合著者，也是CfA的布拉德·斯尼奥斯说：“物理中不可磨灭的定律之一，就是没有什么运动能比光速快。”但他又称， “我们还没有破坏物理学，但是我们发现了一个叫做超光速运动的惊人现象的例子。”
超光速运动涉及物体的速度及其相对于我们视线的路径。当一个物体(在这种情况下为射流物质)以接近光速和接近我们的视线的速度运动时，会产生一种称为超光速运动的错觉。
而这是因为射流物质本身的传播速度几乎与产生的光速相同。又由于M87*的喷射气流几乎对准我们，因此产生了这些明显就不可能的速度。
(美国航空航天局NASA /维基百科)
天文学家们曾经见过这些喷射气流以这样的速度运动，但却从来没有在X射线下呈现过。这意味着他们从未确定这是团块物质本身以速度为光速的99％移动。所有这也可能是冲击波而不是团。
来自M87*的喷射气流以螺旋形围绕磁场运动，这有助于阐明射流的速度。在X射线的观察中，研究背后的团队发现观察速度最高的功能(光速的6.3倍)在2012年至2017年之间衰减了70％以上。
这种衰落仅发生在X射线中，而不发生在光学和紫外线中，并且可能是由于粒子在磁场中旋转时随时间流逝失去了能量而引起的。
这种现象称为同步加速器冷却。这意味着天文学家在不同时间看到相同粒子的X射线，也就是他们所观察到的不能是波浪，而必须是喷射气流本身。
SNIOS说：“我们的工作提供了最有力的证据，表明M87*喷射气流中的粒子实际上以接近宇宙速度极限的速度行进。”
钱德拉，时间世界望远镜和M87*
研究M87*时，钱德拉数据和事件视界望远镜很好地相互互补了。当事件视界望远镜将事件视界环，成像在黑洞周围时，它其实是一个六天的快照。
但是钱德拉对射流的研究着眼于数百年前甚至数千年前从M87*喷出的物质。
事件视界望远镜图像也比钱德拉成像的喷射气流小约1亿倍。
CfA的另一位合著者保罗·努尔森说：“就像事件视界望远镜正在提供火箭发射器的特写镜头一样，钱德拉也在向我们展示正在飞行的火箭。”
[1] 吸积盘是一种由绕大块中心体绕轨道运动的扩散物质形成的结构(通常是星盘)。中央主体通常是恒星。摩擦会导致磁盘中的轨道物质向内向中心旋转。重力和摩擦力会压缩并升高物质的温度，从而导致电磁辐射的发射。而辐射的频率范围取决于中心物体的质量。
作者: sciencealert
FY: 儿店小二
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