科學家探索黑洞「挑食」噴射之謎，其中甚者達到太陽2億倍質量！

原標題：科學家探索黑洞「挑食」噴射之謎，其中甚者達到太陽2億倍質量！

眾所周知，黑洞在宇宙中是一種特殊的存在，它是一名貪婪的吞噬者，但科學家發現它們跟人類一樣，它們也「挑食」。利用NASA的「新星」(NuSTAR)太空望遠鏡，科學家看到一小部分物質被稱為等離子體的強大的熱氣體噴流噴射出來，在這個過程中，這些等離子體以某種方式獲得足夠的能量來強烈輻射光線，在黑洞的旋轉軸上形成兩根明亮的柱子。科學家們長期以來一直在爭論這一現象發生在飛機的什麼地方以及如何發生。

目前科學家對這個謎有了新的線索。利用NuSTAR以及西班牙拉帕爾馬(La Palma)威廉赫歇爾天文台(William Herschel Observatory)的一種名為「超級雷達」(ULTRACAM)的快速照相機，科學家們已經能夠測量出噴射中的粒子在「開啟」並成為明亮光源之前所走的距離。這個距離叫做「加速帶」。

科學家們觀察了銀河系中兩個被稱為「x射線雙星」的系統，每個系統都由一個黑洞組成，這個黑洞從一顆普通恆星上汲取營養。他們研究了這些系統在爆發期間的不同時間點——也就是吸積盤（一種環繞黑洞的扁平彌散物質結構）。

2015年6月，科學家觀測到一個名為V404天鵝座的系統亮度接近峰值。當時，它經歷了21世紀x射線雙星最明亮的爆發。另一顆被稱為GX 339-4，在被觀測到的時候，它的亮度還不到其最大預期亮度的1%。與V404天鵝座星系相比，gx339 -4的恆星和黑洞距離要近得多。儘管它們之間存在差異，但在NuSTAR首次探測x射線和稍晚一點的ULTRACAM探測可見光耀斑之間，這兩個系統顯示出了類似的時間延遲——大約十分之一秒。這一延遲小於眨眼的時間，但對黑洞射流的物理學意義重大。科學家認為射流的物理特性不是由圓盤的大小決定的，而是由射流底部粒子的速度、溫度和其他性質決定的，

最後討論出的最好理論是x射線來自離黑洞非常近的物質，而強磁場推動一些這種材料沿射流高速飛行。這導致粒子以接近光速碰撞，給等離子體提供能量，直到它開始發射由超光速雷達捕捉到的光輻射流。

那麼這到底是在噴射的什麼地方發生?光學和x射線之間測量到的延遲解釋了這一點。通過將這段時間乘以粒子的速度，也就是接近光速的速度，科學家們確定了移動的最大距離。這片19,000英里(30,000公里)的區域代表了噴氣機內部的加速區域，等離子體在這裡感受到最強的加速度，並通過發光「打開」。這還不到地球直徑的三倍，但從宇宙的角度來看，這個數字很小，尤其是考慮到V404天鵝座的黑洞重達300萬地球。

進行這些測量並不容易。太空中的x射線望遠鏡和地面上的光學望遠鏡必須在爆發時同時觀測x射線雙星，以便科學家計算望遠鏡探測到的微小延遲。這種協調需要天文台各小組之間進行複雜的規劃。不過這些結果似乎也與科學家對超大質量黑洞的理解有關，這些黑洞比這項研究中的黑洞大得多。在一個名為BL Lacertae的超大質量系統中，科學家們推斷出的時間延遲是這項研究發現的數百萬倍。BL Lacertae的質量是太陽的2億倍。這意味著噴流的加速度區域的大小可能與黑洞的質量有關。接下來的步驟是確認其他x射線雙星觀測的測量延遲，並發展出一種理論，可以將所有大小的黑洞中的射流連接在一起。

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