M87*是M87星系中心的超大質量黑洞，它以近乎光線的速度發射物質噴氣流。黑洞吸引物質，其中一些物質被噴射返回到宇宙空間。這些被噴射的物質以噴射流或光束的形式沿著磁場線運動，由此產生噴射流。X射線數據顯示有兩結噴射流分別擁有6.3和2.4倍於光線的速度，而超光速運動可以解釋這一“違揹物理規律”的速度。
早在很久以前，這個黑洞就被命名為M87*。天文學家們已經觀察它很長時間了。去年，事件視界望遠鏡拍攝到了M87*的圖像，也就是史上第一張黑洞圖像。正是這張照片讓M87*家喻戶曉。
M87星座（也叫處女座 A 或 NGC 4486）是處女座中的一個超大型橢圓星系，離我們大約5300萬光年。M87長軸長約24萬光年，略微大於銀河系的直徑·。
M87星座擁有多達12，000個球狀星團。相比之下，銀河系僅有差不多200個星團。科學家認為M87與其他橢圓星系一樣，都是通過合併來獲得如此之多的球狀星團。
M87* （M87 星） 是位於 M87 星系中心的超大質量黑洞 （SMBH），質量比任意已知的黑洞都大。它的質量是太陽的65億倍。 M87*距地5500萬光年之外，而它的噴射物延伸出足足5000光年。
幾年前，哈勃望遠鏡記錄拍攝到了這些噴射物質在可見光和紅外波段下的合成圖像。這張相片可以說在天文界無人不知。
多年來，天文學家一直在觀察M87*噴射物在不同波長下的圖像：長波、可見光波長和X射線。然而，錢德拉X射線儀觀測首次發現，部分噴射物的移動速度似乎遠遠超過光速的99%。
在一次新聞發佈會上，劍橋的哈佛和史密森尼 （Cfa）天體物理學中心的拉爾夫·卡夫說："這可以說是X射線數據記錄儀使用以來首次測出如此極端的速度。我們需要調整錢德拉X射線測量儀再次進行確認。
卡夫在夏威夷火奴魯魯舉行的美國天文學會會議上介紹了這些新成果。研究結果也發表在《天體物理學雜誌》上一篇題為"M87X射線噴射中視超光速運動的檢測"的論文中。
這些噴射物是怎麼產生的？
像M87*這樣的星系中心黑洞會不停的將物質拉向自己。隨著距離的縮短（由於角動量守恆定律），這些物質開始圍繞著黑洞高速旋轉，從而形成了吸積盤。這種物質是很少會被黑洞吞噬的。
只有少量的物質會落入黑洞，而另一些則被射向太空。這些物質沿著磁場線，以射流和光的形式被噴射向太空。這些噴射物不是均勻平滑的：它們具有像錢德拉這樣的觀測儀可以分辨的物質團。
天文學家們對其中兩個非常感興趣。多年來，他們用圖像來追蹤這些物質團的運動。它們分別距離中心黑洞900光年和2500光年。
錢德拉天文臺的X射線數據顯示，這些物質團以令人難以置信的速度移動：靠近黑洞中心的那個物質團移動速度達到了6.3倍光速，另一個物質團的速度是光速的2.4倍。
等等，沒有物質的移動速度能夠超過光速！
超光速運動？那是不可能的。沒有什麼比光運動得更快了。這當然是真理。所以一定可以解釋這個觀測結果的原因。
這個現象現在被稱為"視超光速運動"。
"物理學界公認的定律之一便是，沒有什麼能比光運動的更快，"來自CfA的論文合作作者布拉德·斯尼奧斯說道，"我們並沒有推翻物理學的基礎，而是發現了一個叫做視超光速運動的神奇物理現象。“
造成視超光速運動現象需要兩個關鍵因素：物質的運動速度和它的運動軌跡與我們觀察方向形成的夾角。當一個物體，比如說像這種黑洞的噴射物，以接近光速的速度幾乎朝著我們運動，我們就會有一種，這個物體的運動速度超過了光速的錯覺。這就是視超光速運動。
正是因為M87黑洞的噴射物本身的速度幾乎和光一樣快，而且它的噴射方向幾乎正對著我們，所以這些物質看起來有著不可思議的速度。
天文學家以前確實觀察到類似的視超光速運動的物質，但在X射線波段還是第一次。這意味著他們暫時沒法確定到底是物質本身以99%的光速移動，還是噴流產生的衝擊波。
M87* 黑洞的射流沿著自身的磁場方向呈螺旋狀發散，這似乎可以告訴我們問題的答案。在X射線的觀測中，研究團隊發現，視速度達到光速6.3倍的團塊在2012年至2017年之間X射線強度下降了超過70%。
但這種能量損失只發生在X射線波段，在可見光和紫外波段沒有明顯現象，這很可能是由於粒子在沿著磁場運動的過程中不斷逸散能量所致。
這種現象被稱為同步輻射耗散。這意味著天文學家觀測到的不同時間的X射線數據是來自同一群粒子的，也就是說，他們所觀測的不可能波，而是實際存在的粒子。
"我們的工作提供了迄今為止最有力的證據，證明M87*的噴射物實際上是正以接近宇宙速度極限的速度飛行的大量粒子。"斯尼奧斯說。
錢德拉、EHT （事件視界望遠鏡）和 M87*
錢德拉X射線觀測儀的數據和事件視界望遠鏡在研究M87*方面可以說是相輔相成。當 EHT花了六天時間拍攝黑洞的事件穹界的時候，錢德拉觀測儀正研究數百年前從M87*中噴出的物質。
同時EHT圖像比錢德拉的成像小1億倍。
"這就像事件視界望遠鏡正在提供火箭發射臺的特寫視圖，"CfA的另一位共同作者保羅·努爾森說，"而錢德拉觀測儀正在向我們展示飛行中的火箭。”
作者: sciencealert
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