NASA的当日形象–黑洞有简单的进食习惯

时间：2021-09-28 11:58:02来源：

当天的NASA影像显示，超大质量黑洞位于旋涡星系M81的中心。

在旋涡星系M81的中心是一个超大质量的黑洞，其质量比我们的太阳大约7,000万倍。

使用钱德拉和地面望远镜的数据进行的一项研究，再加上详细的理论模型，表明M81中的超大质量黑洞的进食就像恒星质量的黑洞一样，质量只有太阳的十倍。这一发现支持了爱因斯坦的相对论，该理论指出各种尺寸的黑洞都具有相似的特性。

出版物：Sera Markoff等人，“来自活动光核M81的广泛同时宽带运动的结果：《黑洞质量成比例增长的进一步证据》，《天体物理学杂志》，681（2008）905； doi：10.1086 / 588718

研究报告的PDF副本：地下活动核M81 *上同时进行的广泛宽带运动的结果：黑洞中质量垢积聚的进一步证据

图像：X射线：NASA / CXC /威斯康星州/D.Pooley和CfA / A.Zezas；光学的：NASA / ESA / CfA / A.Zezas;紫外线：NASA / JPL-Caltech / CfA / J.Huchra等；红外线：美国宇航局/ JPL-Caltech / CfA

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根据美国宇航局钱德拉X射线天文台和地面望远镜的数据，最大的黑洞可能会像最小的黑洞一样进入。这一发现支持了爱因斯坦的相对论的涵义，即各种大小的黑洞都具有相似的性质，这对于预测一个推测的新型黑洞的性质将很有用。

得出的结论来自对M81旋涡星系的一次大型观测活动，它距地球约1200万光年。在M81的中心是一个黑洞，其质量比太阳大约7,000万倍，并且当它以高速向内将银河系中心区域的气体拉入时会产生能量和辐射。

相反，质量比太阳大10倍的所谓恒星质量黑洞具有不同的食物来源。这些较小的黑洞通过从绕行的伴星中吸取气体来获取新物质。由于在不同的环境中发现了更大和较小的黑洞，因此需要使用不同的原料来源，因此关于它们是否以相同方式进料的问题仍然存在。

合成的NASA螺旋星系M81的合成图像位于约1200万光年，其中包括钱德拉X射线天文台的X射线数据（蓝色），哈勃太空望远镜的光学数据（绿色），斯皮策望远镜的红外数据。太空望远镜（粉红色）和GALEX的紫外线数据（紫色）。插图显示了钱德拉（Chandra）图像的特写镜头。M81的中心是一个超大质量的黑洞，其质量比太阳大约7,000万倍。

一个研究小组利用这些新观察结果和详细的理论模型，将M81黑洞的特性与恒星质量黑洞的特性进行了比较。结果表明，黑洞或大或小确实确实彼此吃光相似，并产生相似的X射线，光学和无线电光分布。

爱因斯坦广义相对论的意义之一是黑洞是简单的物体，只有黑洞的质量和自旋决定了黑洞对时空的影响。最新研究表明，尽管存在复杂的环境影响，这种简单性仍然表现出来。

主持这项研究的荷兰阿姆斯特丹大学天文研究所的Sera Markoff说：“这证实了不同大小的黑洞的进食方式可能非常相似。”“我们以为是这种情况，但直到现在我们还无法确定。”

Markoff和她的同事用来研究黑洞的模型包括一个围绕黑洞旋转的模糊材料圆盘。该结构将主要产生X射线和光学光。黑洞周围的热气区域在紫外线和X射线光下会很明显。黑洞产生的射流对无线电和X射线光都有很大的贡献。需要多波长数据才能解开这些重叠的光源。

麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology）的合著者迈克尔·诺瓦克（Michael Nowak）说：“当我们查看数据时，事实证明，我们的模型对M81上的巨大黑洞和对较小的家伙一样有效。”“这个大黑洞周围的一切看起来都是一样的，只是它的黑洞大了近一千万倍。”

在主动进给的黑洞中，M81中的黑洞是最暗的之一，大概是因为它“进料不足”。但是，由于其相对的接近性，它是从地球上看到的最明亮的光之一，因此可以进行高质量的观测。

英格兰布里斯托大学的安德鲁·扬（Andrew Young）表示：“实际上，进料不足的黑洞似乎是最简单的，也许是因为我们可以看到更靠近黑洞的地方。”“他们似乎不太在乎从哪里获取食物。”

这项工作对于预测第三个未经证实的类（中间质量黑洞）的质量应该有用，该质量介于恒星和超质量黑洞的质量之间。已经确定了此类中的一些可能成员，但是证据尚有争议，因此对这些黑洞的性质进行具体预测应该非常有帮助。

除钱德拉外，还使用了三个射电阵列（巨型米波射电望远镜，超大阵列和超长基线阵列），两个毫米波望远镜（Pureau de Bure干涉仪和亚毫米阵列）和光学中的里克天文台监视M81。这些观察是同时进行的，以确保由于进料速度的变化而引起的亮度变化不会混淆结果。钱德拉（Chandra）是唯一能够将黑洞微弱的X射线与星系其余部分的发射隔离开的X射线卫星。

这一结果证实了位于德国加兴的马克斯·普朗克外星物理研究所（MPE）的安德里亚·梅洛尼（Andrea Merloni）及其同事的较不详细的早期工作，该研究表明，较大的黑洞的基本性质与较小的黑洞相似。然而，他们的研究既不是基于同时进行的多波长观测，也不是基于详细物理模型的应用。

这些结果将发表在即将出版的《天体物理学杂志》上。美国宇航局位于阿拉巴马州汉斯维尔的马歇尔太空飞行中心负责管理该机构科学任务部的钱德拉计划。史密森尼天体物理天文台控制着位于马萨诸塞州剑桥的钱德拉X射线中心的科学和飞行操作。