科学家找到测量黑洞的新方法!有助于发现难以捉摸的黑洞

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衡量黑洞重量的新方法

一个积极吞食物质的黑洞周围环绕著一个闪烁的热气体和尘埃盘,天文学家发现,监测这些闪烁的变化可以找出一些过去我们很难测量的东西,也就是黑洞的重量。

伊利诺大学香槟分校的天文学家科林·伯克说:「这是一种衡量黑洞重量的新方法。」此外,研究人员在8月13日的《科学》(Science)杂志上报告所称,该方法可以用于任何具有吸积盘的天体物理对象,甚至可能有助于发现难以捉摸的中型黑洞。

要测量黑洞的质量并不容易,首先,我们都知道要看到黑洞其实很困难,但有时黑洞会在进食时暴露自己,也就是当气体和尘埃落入黑洞时,物质会形成一个盘状,这时的盘状就会被加热到一定的温度,然后比星系中所有恆星的总和还要亮。

只有事件视界望远镜(ETH)测量过黑洞

用爱因斯坦的广义相对论测量黑洞的直径可以推估质量,但只有事件视界望远镜(Event Horizon Telescope,ETH)做过这样的测量,且到目前为止也只有成功测量到一个黑洞,其他黑洞则是通过观察它们对周围物质的影响来衡量,但这需要大量的数据,且不是对每个超大质量黑洞都适用。

为了寻找其他方法,伯克和同事们将目光转向了黑洞吸积盘上,天文学家不确定黑洞的盘状物是如何闪烁的,但似乎在一定的时间跨度内,光线的微小变化结合起来会使整个盘状物整个变亮或变暗,之前的研究就认为圆盘褪色、变亮和再次褪色的时间点与其中心黑洞的质量有关,但伯克认为这些说法是有争议的,它并没有涵盖黑洞质量的全部范围。

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可能需要数年的观测才能计算出质量

接著伯克和同事们收集了67个已知质量的黑洞观测数据,这些庞然大物的大小从太阳质量的1万倍到100亿倍不等,以最小的黑洞来看,闪烁的时间从几小时到星期,而在太阳的1亿到100亿倍质量之间的超大黑洞的闪烁速度更慢,大约每隔几百天。

伯克说:「在未来,盘状闪烁和黑洞质量之间的关係可以告诉天文学家许多资讯,这种方法提供了一种比以往任何技术都更简单衡量黑洞的方法,但不一定是最快的方法,若是要找到更大的黑洞则需要数百天,甚至可能是数年的观测才能计算出它们的质量。」

图片来源:MARK A. GARLICK, SIMONS FOUNDATION

资料来源:Lisa Grossman(2021,AUG 12).Measuring a black hole’s mass isn’t easy. A new technique could change that. Sciencenews

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