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標題: 科學家逐漸接近黑洞的奧秘 [打印本頁]
作者: tomjay936    時間: 2011-3-29 13:01     標題: 科學家逐漸接近黑洞的奧秘

美通社-馬裡蘭州 Greenbelt電：美國宇航局 (NASA) 科學家及其國際合作伙伴利用新的日本朱雀號 (Suzaku) 衛星已經收集到了一整套新的驚人的黑洞觀察資料，從而以如此高的精確度揭示了聞所未聞的扭曲空間和時間的細節。

這些觀察包括測量黑洞的旋轉速度以及物質消失在黑洞時的角度，以及尋找 X 射線牆受到地心引力向後拉伸和變平的證據。

這些發現依賴於黑洞附近放射出來的光中的一種特性，被稱作“鐵元素光譜 K 線致寬”(broad iron K line)。這種特性曾因較早觀察中的弱辨析率一度遭到某些科學家們的質疑，但是現在它作為一種黑洞的決定性重力的正確測量標準而得到了明確的肯定。這種技術能夠在未來 X 射線任務中得到進一步利用。

其中一個團隊的領導人、英國劍橋大學 (Cambridge University) 的 Andrew Fabian 表示：“從各個方面衡量，我們發現，‘鐵元素光譜 K 線致寬’將成為黑洞性質測量的驚人的有力工具。我們正在步入精確測量黑洞的時代。”

Fabian 領導著利用朱雀號對黑洞旋轉和光線彎曲進行觀察的任務團隊。來自馬裡蘭州 Greenbelt 美國宇航局哥達德太空飛行中心 (Goddard Space Flight Center) 和巴爾的摩約翰霍普金斯大學 (Johns Hopkins University) 的 James Reeves領導著另外一個團隊，任務是觀察對一圓盤狀物質角度的首次精確測量，該物質在一個黑洞周圍旋轉。

朱雀號包含一個高能量的 X 射線探測器和一個 X 射線光譜儀。二者結合時，這些儀器能夠探測各種 X 射線能量，尤其是較高的 X 射線能量。特大質量的黑洞是主要目標。這些是位於大多數星繫中央的物體，其中包括限制在規模類似於我們的太陽繫大小的區域內的無數恆星中的大多數。

這種光譜信號以前曾經被觀察到，最近是利用歐洲的 XMM-Newton 衛星在由朱雀號觀察的同一黑洞中看到的。然而與其他望遠鏡相比，朱雀號在這個重要的能量範圍上有著更高的靈敏度。並且朱雀號探測到了更高的能量級別，遠遠高於 6.4 keV，而且是以高靈敏度探測到的。這種結合是帶來了一種獨特的衛星性能，提供了更加全面的黑洞活動景像。

在2005年和2006年執行的一繫列朱雀號觀察活動表明，在幾乎所有的星繫中均發現了鐵元素光譜 K 線致寬。這種的的確確存在的信號是由強大的地心引力造成的，而不是由於弱辨析率而造成的干擾。未來 X 射線任務能夠鞏固這一發現，利用鐵元素光譜 K 線致寬信號來把黑洞圖像化，這是美國宇航局空間探測的長期目標。

在一個名為 MCG-6-30-15 的星繫中，Fabian 率領的團隊證實，中央黑洞正在高度旋轉，從而帶動空間和時間也隨之高速旋轉。這個團隊找到了在黑洞附近有 X 射線發射出來的證據，這些射線在試圖逃離黑洞時，被彎曲並被吸進一個圓盤狀物體中，最後卷進黑洞中，漸漸離我們遠去的證據。愛因斯坦的廣義相對論對這種情況做出了預測。在早期的觀察中也有過一些跡像，但是在利用朱雀號觀察到的引人注目的新細節中纔得到證實。

在一個名為 MCG-5-23-16 的星繫中，Reeves 的團隊認為，填充著這個黑洞的圓盤狀物質叫做吸積盤 (accretion disk)。這個吸積盤從我們觀察的角度來衡量在45度的位置。如此精確地測量在以前是根本不可能的。

Reeves 解釋說：“鐵元素光譜 K 線致寬是我們如此接近黑洞觀察物質和能量的方法。隻有利用探測地心引力的極值，我們纔能夠找到在愛因斯坦理論中的缺陷，前提是有缺陷。”

消息來源 美國宇航局



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