周一 · 知古通今 | 周二 · 牧夫专栏 周三 · 视频天象 | 周四 · 观测指南 周五 · 深空探测 | 周六 · 茶余星话 | 周日 · 太空探索 原作：MATT WILLIAMS 翻译：郑修肸 校译：魏麟鉴 编排：王招君 后台：库特莉亚芙卡 李子琦 胡永葳 原文链接： https://www.universetoday.com/152032/a-black-hole-emitted-a-flare-away-from-us-but-its-intense-gravity-redirected-the-blast-back-in-our-direction/ 1905年可谓是物理学史上名副其实的奇迹年。——就在这一年，不知道从哪里“钻”出来的爱因斯坦突然洋洋洒洒地抛出几篇大作——其中两篇详细且完整地阐述了狭义相对论。而他于1916年提出的广义相对论更是将人类的整个物理世界和人类的思维拔高到一个前人难以企及的高度。他试图调和牛顿的经典万有引力理论与电磁力理论，完成物理学史上的第二次“大一统”（第一次是麦克斯韦的电、磁统一），而一旦完成，万有引力就能被解释为宇宙中的一种几何属性，而万有引力的本质则是大质量物体造成的时空弯曲，并影响其周围的一切物体。 此外，爱因斯坦的引力场方程预测了宇宙中存在一类天体，其质量和引力如此之大，以至于光都无法逃离其“魔掌”，若当真如此，那这类天体可真够黑的——后世的人们冠其以“黑洞”之名。另一方面，广义相对论预言，黑洞会使其附近的光线发生弯曲，这一现象被称为“引力透镜”效应。有了这一效应的强力支持，天文学家就可以利用它观察更为遥远的星辰大海——这是天文史上划时代的意义，要知道在此之前，要想观察更加遥远的星体，除了增加望远镜的口径，就只有增加望远镜长度这一条路可走，可增加了长度又会碰到另一个更大的麻烦——呈像模糊。最近，基于这一技术，一个国际科学家团队就通过观察黑洞喷射的X射线耀斑所产生的光线，取得了前所未有的成就。 该团队由天体物理学家并任职于斯坦福大学卡夫利粒子物理与宇宙学研究所的“爱因斯坦学者”——丹·威尔金斯博士领导。他加入了来自哈利法克斯的圣玛丽大学、滨州州立大学引力与宇宙研究所和荷兰太空研究所的研究团队。  黑洞强大的引力使X射线回波从远侧可见的方式。 来源：ESA 通过ESA的XMM-NewtonX射线望远镜和NASA的NuSTAR空间望远镜，威尔金斯团队观测到来自I Zwicky 1星系（距离地球1800光年的螺旋星系）中心的超大质量黑洞（SMBH）周围发出有明亮X射线耀斑。天文学家并不期望看到这一点，但由于SMBH的巨大引力（相当于1000万个太阳所产生的引力），XMM-Newton和NuSTAR可以透过耀斑看到它后面的模样。 威尔金斯团队在进一步了解黑洞事件视界周围明亮而神秘的X射线的过程中，得出这一发现。这种“黑洞冕”被认为是气体在落入事件视界之前聚集在吸积盘上的结果。当吸积盘被加速到接近光速时，气体被加热到数百万度，形成强磁场扭曲成节。 最终，当强磁场被扭曲到一定程度，它们会断裂并释放它们所储存的所有能量。然后，这些能量流被转移到吸积盘上的物质，从而产生高能X射线的“电晕”。威尔金斯团队首先看到的是X射线耀斑，正如光的反射光线一样，这些“反射光线”是由积聚在黑洞表面的气体粒子轨道跃迁产生的。 由于观测到的X射线耀斑非常强烈，一些X射线也因此照射到落入黑洞吸积盘上的气体。当耀斑减弱时，望远镜捕捉到了微弱的闪光，这是黑洞后面气体反射的耀斑的映射。这些发出的闪光被黑洞强大的引力所弯曲，尽管有一点延迟，但依然被望远镜捕捉到。  ESA的XMM-Newton探测器于1999年发射，用于研究宇宙中的X射线源。 来源：ESA 该团队能够根据X射线所发出的光的特定“颜色”（光的颜色取决于光的波长）来辨别X射线耀斑的来源。来自黑洞远侧的X射线的颜色在巨大引力的环境下略有改变。此外，X射线回波被观测到的时间取决于它们在吸积盘上的反射位置，我们也得以获取更多关于黑洞周围发生的事情的信息。 这些观测结果不仅证实了广义相对论的正确性，还使研究团队首次研究了黑洞背后发生的事情。在不久的将来，威尔金斯团队希望利用“引力透镜”效应构建黑洞周围的3D地图，并探索其他黑洞的奥秘。例如，威尔金斯和他的同事迫切地想解开“黑洞冕”产生如此明亮的X射线耀斑的原因。 责任编辑：邱煜欣 牧夫新媒体编辑部 『天文湿刻』 牧夫出品 微信公众号：astronomycn  EHT解析半人马射电源A的中心喷流 Image Credit: NASA  谢谢阅读 |
