暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)黑洞CTA 102伽馬射線爆發(fā)
摘要: 宇宙中廣泛存在著一類稱作超大質(zhì)量黑洞的天體，幾乎在每個(gè)大星系的中心（包括我們所處的銀河系）都存在至少一個(gè)這樣的黑洞。它們的質(zhì)量大到數(shù)百億倍太陽(yáng)質(zhì)量，小的也有數(shù)十萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量。特別是有些巨型黑洞在宇 ...
宇宙中廣泛存在著一類稱作超大質(zhì)量黑洞的天體，幾乎在每個(gè)大星系的中心（包括我們所處的銀河系）都存在至少一個(gè)這樣的黑洞。它們的質(zhì)量大到數(shù)百億倍太陽(yáng)質(zhì)量，小的也有數(shù)十萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量。特別是有些巨型黑洞在宇宙極早期就已經(jīng)存在了。它們?nèi)绾涡纬桑绾坞S著宇宙演變，如何反作用于星系演化等都是未解之謎。這些黑洞是不折不扣的宇宙“妖怪”。其中有一類這樣的黑洞在大量地“吞噬”著其周圍物質(zhì)，“吞噬”過(guò)程中物質(zhì)聚集形成吸積盤并且產(chǎn)生強(qiáng)有力的噴流，使其表現(xiàn)得異常明亮。這一類天體稱作活動(dòng)星系核，它們占所有星系的比例不到10%。 CTA 102便是這樣一個(gè)活動(dòng)星系核，它的紅移為1.037，對(duì)應(yīng)的距離（光穿行距離）大約80億光年，黑洞質(zhì)量約8.5億倍太陽(yáng)質(zhì)量。1963年CTA 102第一次在無(wú)線電波段被發(fā)現(xiàn)時(shí)，人們?cè)?jīng)一度認(rèn)為這就是外星文明發(fā)出的信號(hào)。甚至當(dāng)后來(lái)看到變化的無(wú)線電信號(hào)時(shí)，還有人認(rèn)為是高級(jí)智慧文明在作祟。進(jìn)一步的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)它其實(shí)是一個(gè)活躍的黑洞，在吸積物質(zhì)的時(shí)候形成巨大的噴流，產(chǎn)生相對(duì)論性粒子并輻射出從無(wú)線電直至伽馬射線波段的電磁波。圖1為通過(guò)甚長(zhǎng)基線干涉陣在無(wú)線電波段“看”到的CTA 102產(chǎn)生的巨大噴流。 CTA 102并不一直大吃大喝，上一次比較劇烈的活動(dòng)發(fā)生在2012年。2016年10月以來(lái)，光學(xué)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)CTA 102開(kāi)始處于新一輪活躍狀態(tài)。它的亮度由平靜時(shí)期的16到17等（“星等”是衡量星星亮度的單位，越小越亮）增亮至13等以上，最亮的時(shí)候達(dá)到11等多，很多業(yè)余天文愛(ài)好者使用小型望遠(yuǎn)鏡便足以看到它。 我國(guó)于2015年底發(fā)射的暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”，主要目標(biāo)就是通過(guò)空間觀測(cè)宇宙射線和伽馬射線來(lái)探索宇宙暗物質(zhì)和類似黑洞這樣的宇宙“妖怪”。自2016年10月以來(lái)“悟空”頻繁地捕捉到來(lái)自CTA 102的伽馬射線輻射，特別是自11月23日開(kāi)始“悟空”記錄到明顯增強(qiáng)的伽馬射線爆發(fā)現(xiàn)象，在12月16日達(dá)到峰值（圖2）�？蒲腥藛T記錄到的最高光子能量為約620億電子伏特，相當(dāng)于靜止質(zhì)子等效能量的66倍。根據(jù)“悟空”此前記錄的數(shù)據(jù)科研人員還發(fā)現(xiàn)在2016年4月至6月，當(dāng)CTA 102第一次進(jìn)入“悟空”視場(chǎng)時(shí)就已經(jīng)有較低水平的輻射。中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)的1米近地天體巡天望遠(yuǎn)鏡也觀測(cè)到CTA 102的此輪爆發(fā)，在2016年6月18日記錄到的亮度約15.7等，8月29日增至14.8等，12月19日、20日進(jìn)一步增亮至約12等�？蒲腥藛T將對(duì)CTA 102的活動(dòng)予以持續(xù)監(jiān)測(cè)。 CTA 102是“悟空”捕獲的第一個(gè)“小妖”。借助其火眼金睛，科研人員相信在未來(lái)它必將抓獲更多的各色宇宙“妖怪”，為人們認(rèn)識(shí)宇宙萬(wàn)象提供有力的幫助。 “悟空”的觀測(cè)結(jié)果已經(jīng)在天文學(xué)家電報(bào)（The Astronomer's Telegram）上發(fā)布。該項(xiàng)工作主要得到科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中科院B類先導(dǎo)專項(xiàng)的資助。  圖1. CTA 102的射電噴流（圖片來(lái)源：http://www.physics.purdue.edu/MOJAVE/）。  圖2. “悟空”記錄到CTA 102發(fā)出的伽馬射線事例。 來(lái)源:紫金山天文臺(tái) 編輯:葉瑞優(yōu)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)黑洞CTA 102伽馬射線爆發(fā) | 責(zé)任編輯：蟲(chóng)子 |