​ ​宇宙里最神秘的那个玩意儿,在人类镜头下终于是展现出了前所未有的细节,这可不是科幻小说里的情节,而是刚刚就在咱们眼前发生的科学突破,别这么讲。

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一场跨越1.2亿光年的精密观测
​ ​2023年9月7号,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和NASA一起发射的XRISM卫星,带着人类对黑洞的终极好奇就上天,这个叫X射线成像和光谱任务的探测器,装了一台叫Resolve的厉害软X射线光谱仪,它分辨率特别高,能让科学家看清黑洞边缘那些差不多以光速在狂舞的物质粒子。
​ ​目标是锁定在距离地球1.207亿光年远的MCG-6-30-15星系,这个1型赛弗特星系的中心,藏着一个质量约为太阳200万倍的超大质量黑洞。
​ ​哈佛-史密森天体物理中心的高能天体物理学家LauraBrenneman领导的国际团队,联合欧洲航天局的XMM-Newton和NASA的NuSTAR望远镜,对这个宇宙怪兽进行了前所未有的"三重曝光"。

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铁元素泄的天机
​ ​关键突破来自一条扭曲的铁发射线。在约6.5千电子伏特(keV)的能量范围内,XRISM捕捉到了被极端引力场扭曲的铁原子发出的X射线信号。这不是普通的光谱线,而是爱因斯坦广义相对论预言的时空扭曲的直接证据。
​ ​Brenneman博士在接受采访时指出:"天体物理黑洞只有两个属性:质量和自旋。我们可以通过多种方法估算它们的质量,但测量自旋要困难得多,需要收集事件视界外紧邻黑洞运行的气体数据"。而这次观测,恰恰做到了这一点。
​ ​数据显示,黑洞吸积盘内部区域产生的X射线反射强度,是远处气体云的大概50倍,这就意味着在事件视界边缘,物质正以特别快的速度接近光速围着黑洞转,这种特别极端的运动状态,以前就只在理论计算里有,现在可算让实证观测给证实了。

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黑洞如何雕刻星系命运
​ ​更让人惊奇的发现存在于,研究团队在观测数据当中分辨出了至少5个不同速度层次的外流风区,而且,这些由黑洞吸积过程推动的高速物质流,正带着没法估量的能量向外喷射,并且深深地影响着宿主星系的演化进程。
​ ​Brenneman说,“理解这些风还有黑洞的自旋特别重要,因为它们能让我们知道星系是怎么生长和演化的是主要靠收集气体,还是靠和别的星系以及黑洞合并”,这就引出了一个长期让天文学界犯难的核心问题,超大质量黑洞和它宿主星系之间有着什么样的共生关系。
​ ​研究还揭开了黑洞日冕的神秘面纱就是那个温度高达数十亿度、悬浮在吸积盘上方和下方的神秘区域。这个区域产生了黑洞大部分的X射线辐射,不过它确切的性质一直是天体物理学里比较引人入胜的谜团之一,XRISM的高分辨率光谱数据,头一回给解开这个谜团提供了关键线索。

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重新校准我们的宇宙认知
​ ​这项发表在《天体物理学杂志》(TheAstrophysicalJournal)上的研究成果,它的意义可不只在单一黑洞观测那一块儿,它给天文学家弄出了一把全新的标尺,能重新去看看过去几十年对好几百个超大质量黑洞自旋测量准不准。
​ ​俄亥俄州立大学的DanielR.Wilkins在配套研究里,通过分析不同时间点的光谱变化,进一步确认并且细化了黑洞快速自旋的测量结果,这种时间分辨的高分辨率光谱分析办法,开创了黑洞研究的新方式。
​ ​从更大的层面来讲,这一回观测证实了一条十分深刻的宇宙真理,黑洞不是宇宙的毁灭者,反过来反而是星系演化的打造者,它们靠着吸积和反馈的机制,掌控着星系里恒星的形成速度,决定着星系最后的模样和命运。

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你认为黑洞的下一个秘密会是什么
​ ​XRISM的使命才刚刚开始,接下来的观测计划里,它会把目光放到更多活跃星系核心上,弄出一个完整的黑洞族谱,每一个新的观测目标,都有可能改变我们对宇宙演化的认识。
​ ​也许,有那么一天,当咱们把黑洞的运作原理全部搞明白的时候,就可以真正回答那个终极疑问,咱们的宇宙,到底是从最开始的混乱状态变成现在繁星闪烁的壮观样子,在评论区说说你的看法,在所有已知的宇宙奇观里面,还有啥能比黑洞更让人遐想连连
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