即将被黑洞吞噬的物质为何会“颤抖”

2016-07-14 11:49 来源:未知 作者:易采站长站 点击: 评论:

A-A+

原标题:即将被黑洞吞噬的物质为何会“颤抖”

(原标题:Black holes make material WOBBLE: Einstein theory explains why objects appear to flicker as they are devoured)

网易科技讯 7月14日消息,据英国《每日邮报》报道,当在宇宙中不断游走的物质不幸跌入黑洞的时候,那股大自然里最奇妙的巨力会撕扯着将它加热至数百万摄氏度,然后将它拉入无尽的黑暗,让它迷失其中。

但在被黑洞彻底吞噬之前,它们往往会先向外发出一些X射线,这些X射线在消亡前会以非常非常快的速度闪烁着向远方扩散。

而这神秘的闪烁现象的背后原因,则是困扰了天文家们许多年的难题。然而日前,天文学家们通过NASA天文望远镜得到了一些新的观测结果,帮助解释了这一闪烁现象的机理:当物质被黑洞逮到被吞噬的时候,这些围绕着黑洞不断运动的物质会“颤抖”。

undefined

研究者们发现,这些物质之所以“颤抖”是受黑洞中心区域的热等离子移动的影响而产生的。

这些等离子会照亮那些不幸跌入黑洞的物体,让它们释放出X射线。但由于受到爱因斯坦广义相对论效应的影响,这些等离子体会不断地改变其运动方向,并影响到被照射到的物体所释放出的X射线的波长,从而产生了我们所熟悉的“闪烁”现象。

历史上,当人类第一次观测到黑洞附近物质的闪烁现象时,他们把这一神秘现象称之为“准周期振荡”(QPO)。

“这一发现很快就引起了圈内人士的强烈关注,因为它同黑洞的关系密不可分。”荷兰阿姆斯特丹大学从事准周期振荡研究的亚当·英格拉姆博士(Dr Adam Ingram)这样说道。

undefined

研究者们此前认为,这一闪烁现象的成因是跌入黑洞的物质受一个名为兰斯-蒂林效应(由爱因斯坦广义相对论推导而出)的影响而产生的。

兰斯-蒂林效应认为,处于转动状态的质量会对其周围的时空产生拖拽的现象,而这一理论后来在绕地球轨道上被成功验证。

英格拉姆博士表示:“它就像是你拿着调羹在一碗蜂蜜里搅动,然后把碗里的蜂蜜想象成是空间,所以任何在这个蜂蜜空间中的物体都会被调羹带动着被拖拽。”

“在现实世界中,这意味着任何一个绕旋转物体运动的物体都会受其旋转效应的影响。”

然而,地球上的兰斯-蒂林效应实在是太小了,以致于它只会让受其影响的物体走一个“岁差周期”——一个运动轨道回到正常状态下所需经历的时间——每个“岁差周期”约为3300万年。欧洲所发射的“织女星号”火箭在2012年成功测量到了这一效应。

但由于黑洞附近超强引力的存在,它让兰斯-蒂林效应变得前所未有的强大,这意味着每个“岁差周期”如今只需要几秒钟或是更少的时间就能完成,这就产生了我们在那些闪烁物体上常用肉眼就能观测到的周期波动现象。

“我们投入了大量的时间,试图去寻找能作证这一理论的蛛丝马迹。” 英格拉姆博士这样说道。

undefined

而研究者们现在所提出的这个理论——黑洞极其中心区域的热等离子流,也被称之为“内流”(inner flow)会照射到落入黑洞的物体上,并造成后者释放出X射线——也是证实了兰斯-蒂林效应的正确性。

这些热“内流”的规模在几周或是几个月后,就会逐渐缩小直至被黑洞完全吞没。

因为这些围绕着黑洞物体一直处于旋转的状态,所以它们所释放出的X射线都会受到多普勒效应的影响。

多普勒效应描述了那些向我们迎头驶来或是远离的物体,它们的波长会被压缩或是拉长,就也是为什么救护车在向你靠近或是远离时,你所听到的鸣笛声会不一样。

当绕黑洞运动的物体在靠近我们的那端运动时,它所释放出的X射线会被压缩,也就是所谓的“蓝移”现象,当它们在远离端运动时,所释放出的X射线会被拉伸,也就是所谓的“红移”现象。

若是“内流”在兰斯-蒂林效应的影响下会按岁差前进的话,当它有时照在物体上时,就会让物体产生“闪烁”的现象。这些内流规模越小,它离黑洞核心的距离就会越近,而兰斯-蒂林岁差周期就会越短。(止水)

【易采站长站编辑:秋军】

  • 0
  • 0
  • 投稿