少數粒子「逃過」黑洞吞噬 隨噴流噴出 科學家首利用「光線偏振現象」研背後機制

宇宙萬物總為科學帶來驚喜,科學家首次以光線偏振現象(Polarization of Light),觀察與地球相跨 5,500 萬光年外的室女座星系團(Messier 87, M87)黑洞結構。兩個相關研究已刊於《The Astrophysical Journal Letters》。

黑洞周邊絕大多物質會被其吸引、墜入黑洞。不過同時會有少數粒子可僥倖「逃生」,並從黑洞核心位置,隨著噴流噴出。以 M87 的黑洞為例,該噴流長度就達 5,000 光年,甚至比該星系還大,然而科學家一直都未能找出導致此現象的機制。

為了解噴流成因與機制,多國研究人員利用光線的「偏振現象」來觀察黑洞。這種現象,是指當光線穿越一些濾鏡,或者遇到星際間其他媒介,如星麈或磁場影響時,光線會出現的情況。

透過觀察偏振數據,科學家可減低星空間的反射和強光,更清楚地觀察到黑洞周邊區域,甚至可以譜畫出黑洞內圍的磁場。

今次研究就承繼了多國天文學家前年合作、成功「拍下」位於 M87 的黑洞首張照片的研究。研究人員利用事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope),以偏振光數據觀察到黑洞,間接觀察到黑洞邊緣的磁場。

美國太空總署研究人員 Andrew Chael 指,透過分析黑洞的光線偏振數據、增加對黑洞磁場結構的了解,科學家將可進一步找出黑洞怎樣吞噬物質,以及怎樣產生其噴流。而今次發現也為其中一個噴流形成的理論,即磁場同步加速器模型(Magnetic Field Synchrotron Model)提供了證據。

研究團隊表示,日後他們將會專注研究磁場周邊的噴流區域,以增加對該現象的了解。 

來源:
European Southern Observatory, Astronomers image magnetic fields at the edge, 24 March 2021

報告:

  1. The Event Horizon Telescope Collaboration (2021). First M87 Event Horizon Telescope Results. VIII. Magnetic Field Structure near The Event Horizon, The Astrophysical Journal Letters, 910, 1. DOI: 10.3847/2041-8213/abe4de
  2. The Event Horizon Telescope Collaboration (2021). First M87 Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring. The Astrophysical Journal Letters, 910, 1. DOI: 10.3847/2041-8213/abe71d

文/Edward Ho

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