央视新闻
黑洞周围的粒子加速区域不是单一地点,不同区域承担的作用并不相同。观💎测到的伽玛射线、X射线和射电信号,往往是多个区域共❤️同作用后的结果。
吸积盘主要把引力势能转化为热辐射,喷流则更擅长把能量输送到远离黑洞的空间。黑洞质量、旋转速度、吸积率、磁场强度和喷流方向,都会影响粒子最终能够达到的能量。
黑洞加速和超新星遗迹、脉冲星风云都能产生高能粒子,但能量来源、空间尺度和观测表现并不相同。比较这些对象,可以避免把所有高能天体都简单归因于黑洞。
黑洞本身并不是一只会向外喷射物质的发光球体。真正负责加速粒子的区域,通常包括黑洞周围的吸积❤️盘、磁场、日冕、喷流以及黑洞附近的高速等离子体。黑洞强引力提供极端环境,磁场和等离子体运动则把电😎子、质子等粒子推向接近光速。
伽玛射线是电磁波中能量最高的一类,黑洞👍附近的伽玛射线通常不是由单🎆一过程产生。高能电子和高能质子先被加速,再通过辐射或碰撞把能量转化为伽玛光子。
黑洞的旋转还可能为外部磁场提供能量。旋转黑洞附近的磁力线被高温等离子体拖拽、扭曲后,可以建立强电场和复杂的磁场结构。只要带电粒子处在合适的磁场区域,粒子就能从电磁场中获得能量,成为高能电子或高能质子。
银河中心的伽玛射线不能仅凭“📚位置接近黑洞”就证明所有高能粒子都由中心黑洞直接加速。银河系中心存在超大质量黑洞人马座A*,周围还聚集着恒✨星、气体、尘埃、脉冲星和超新星遗迹,多种天体都可能贡献高能辐射。
带电粒子沿磁场运动时会改变运动方向并损失能量,损失的能量会以同步辐射形式释放。电子能量足够高、磁场足够强时,同步辐射可以延伸到高能波段。同步辐射的偏振、光谱和变化速度,能够帮助研究人员判断喷流内部的磁场结构。
高能质子撞击周围气体后,可能产生中性介子。中性介子快速衰变时会释放伽玛光子,因此气体分布和伽玛射线亮度之间可以提供线▶️索。质子过程还可能🎵伴随中微子等信号,但不同信号需要结合观测数据才能区分。