太空探索：科學家們深入探討了肆虐的黑洞光束！
它們是大自然的死星光束 - 超強能量射流，從黑洞附近射出，就像來自星球大戰超級武器的致命射線。現在，由南安普頓大學領導的一個科學家小組已經向理解這些神秘的宇宙現象 - 被稱為相對論性的噴氣機 - 邁進了一步，通過測量它們“開啟”的速度，並在它們發射後開始明亮地閃耀。
這些噴氣機如何形成仍然是一個難題。一種理論認為它們在“吸積盤”內發展 - 這種物質被吸入了不斷增長的黑洞的軌道。盤內的極端重力扭曲和拉伸磁場，擠壓稱為等離子體的熱磁盤材料，直到它沿著黑洞的旋轉軸以相反方向的磁柱的形式噴發。
等離子體沿著這些聚焦的噴氣式飛機行進，並獲得巨大的速度，射向廣闊的空間。在某些時候，等離子體開始明亮地發光，但是這種情況在射流中發生的方式和位置一直受到科學家的爭論。
在今天發表在自然天文學的一項新研究中，由Poshak Gandhi博士領導的國際科學家小組展示了他們如何使用一種名為V404 Cygni的二元系統的精確多波長觀測 - 包括一顆明星和一個緊密相互繞行的黑洞，黑洞從落在圓盤上的恆星中汲取物質 - 為這個激烈爭論的現象提供信息。
V404 Cygni位於Cygnus星座，距離我們大約7,800光年，重約9個太陽隊的重量。甘地博士和他的合作者在2015年6月捕獲了這些數據，當時V404 Cygni被觀察到從有史以來看到的黑洞發出的最明亮的“爆發”光之一 - 足夠明亮，可以被業餘天文學家使用的小型望遠鏡看到，並且足夠精力充沛如果適當聚焦，撕裂一個類似地球的行星。
在地球和太空中使用望遠鏡完全同時觀察，他們捕獲了從黑洞附近發射的X射線耀斑，射流形成的位置和可見光閃爍的外觀之間的0.1秒延遲，標誌著加速射流等離子體開始發光。
計算出這種“眨眼間”延遲表示最大距離為19,000英里（30,000公里），在任何現有望遠鏡的V404距離都無法解決。
南安普頓大學的甘地博士說：“科學家幾十年來一直在觀察噴氣機，但遠未了解大自然如何創造出令人難以置信的龐大而充滿活力的結構。
“現在，我們第一次抓住了X射線出現與恆星質量黑洞中光學光出現之間的時間延遲，此時噴射等離子體已被激活。這就是為了解決有關該問題的爭議。閃光燈的起源，也為我們提供了一個臨界距離，噴射等離子體必須在這個距離內強烈地加速到接近光速的速度。”
在星球大戰術語中，這項研究的關鍵測量大致可以比作測量死星的表面之間的距離，其中多個光線射出的位置，以及它們會聚成單個明亮光束的點。
“但黑洞噴氣機的物理特性與激光器或為死星提供動力的虛構的Kyber晶體無關。大自然已經找到了其他方式來驅動噴氣式飛機，”甘地博士說。“重力和磁場在這裡起著關鍵作用，這就是我們試圖解開的機制。”
該研究還在V404 Cygni和超大質量黑洞之間建立了聯繫，這些黑洞位於大質量星系的中心，比恆星質量的黑洞重達數十億倍。類似的射流物理可能適用於所有黑洞。
甘地博士說：“這是一個令人興奮和重要的發現，可以反饋到關於相對論性噴氣機的理論，並有助於我們對黑洞的不斷增長的理解。”
X射線發射，代表吸收盤“在其基座上”噴射“射流”，是由美國宇航局的NuSTAR望遠鏡從地球軌道捕獲的，而射流變得可見，因為光線被ULTRACAM高速攝像機捕獲，安裝在加那利群島拉帕爾馬的威廉赫歇爾望遠鏡上。
謝菲爾德大學的Vik Dhillon教授是ULTRACAM背後的首席研究員，他評論說：“由於我們的相機每秒收集28幀，這一發現成為可能。它展示了高速研究天體物理現象的未開發潛力。”
與此同時，牛津大學的Rob Fender教授在英國劍橋使用AMI-LA射電望遠鏡觀察了來自射流等離子體延伸部分的無線電波。
芬德教授說：“這些觀測是瞭解黑洞形成相對論性噴氣機的另一個重要步驟。無線電探測器來自外部噴射，是正在進行的噴射活動的關鍵明確指標。光學，X射線和無線電是對這一發現也至關重要。“
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