哈勃望遠鏡發現奇特黑洞吸積盤 科學家意外
2019 年 07 月 15 日
哈勃空間望遠鏡（ Hubble Space Telescope ）發現了一個奇特的黑洞吸積盤。它位於距離我們 1.3 億光年的旋渦星系 NGC 3147 中心的超大質量黑洞周圍。 Credits: Hubble Image: NASA, ESA, S. Bianchi (Università degli Studi Roma Tre University), A. Laor (Technion-Israel Institute of Technology), and M. Chiaberge (ESA, STScI, and JHU); illustration: NASA, ESA, and A. Feild and L. Hustak (STScI)
最近，哈勃空間望遠鏡（ Hubble Space Telescope ）發現了一個奇特的黑洞吸積盤。它位於距離我們 1.3 億光年的旋渦星系 NGC 3147 中心的超大質量黑洞周圍。這個超大質量黑洞的質量大約是太陽的 2.5 億倍。
這個新發現令天文學家非常驚訝。這是因爲本來天文學家打算選擇這個星系來驗證關於低光度活動星系的標準模型。模型預測，只有當周圍有大量星際氣體被黑洞的引力場束縛時，才會形成吸積盤，隨後造成大量輻射。這樣的超大質量黑洞系統被稱爲類星體。而 NGC 3147 的超大質量黑洞周圍的輻射強度很低，科學家一直以爲這樣的黑洞周圍沒有足夠的星際物質來形成吸積盤。
「然而我們卻看到了一個薄吸積盤，就像一個縮小的類星體。我們根本沒想到它會存在。」論文的第一作者，意大利羅馬第三大學的聖斯特凡諾·比安基（ Stefano Bianchi ）教授解釋說，「類似的吸積盤一般只會在亮度是達到 NGC 3147 的 1000 甚至 10 萬倍的類星體中看到。顯然我們現有的低光度活動星系標準模型是有問題的。」
研究團隊希望利用哈勃望遠鏡尋找類似活躍星系中的吸積盤。
有趣的是，這個吸積盤提供了一個獨特的測試愛因斯坦相對論的機會。根據廣義相對論，吸積盤所發出的光會被黑洞強烈的引力扭曲。這樣一來，天文學家就能夠看到非常靠近黑洞的光的動態過程。
「我們從未在可見光下如此清晰的看到相對論效應。」論文作者之一、美國空間望遠鏡研究所（ STScI ）的馬克·切亞伯格（ Marco Chiaberge ）表示。
研究人員使用了哈勃太空望遠鏡的成像光譜儀（ STIS ）來研究吸積盤。這個儀器能夠將輻射分成多個單獨的波長，以非常高的精度確定發光物體的速度，溫度和其它特性。
根據哈勃望遠鏡的觀測，吸積盤以超過 10%光速的速度繞黑洞旋轉。在如此極端的速度下，吸積盤朝向地球轉的一側會變亮，而遠離地球轉的另一側則會變暗。這種效應稱為相對論射束效應。哈勃望遠鏡的觀測結果還表明，由於吸積盤離黑洞很近，黑洞強大的引力甚至把光線拖拽到更紅的波長。
「這個發現非常有趣。我們可以看見黑洞周圍的強大引力場影響了我們看到的光子。」比安基教授說。
研究結果發表於 2019 年 7 月 11 日的《皇家天文學會月報》上。
