吸积盘黑洞如何发射喷流？宇宙中最大的谜团之一，科学家首次找到了答案( 二 ) 吸积盘|星系

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罗杰·布兰福德（上）和罗曼·兹纳吉克（下）分别于1974年和1977年拍摄的照片，当时他们还是剑桥大学的研究员。

有了克尔的方程，布兰福德和兹纳杰克证明了当来自吸积盘的磁力线落在旋转的黑洞上时，黑洞的旋转把磁力线绕成一个沿黑洞旋转轴方向的螺旋。运动中的磁场会产生电压，所以一股电子和正电子的电流会开始通过螺旋，从黑洞的两个方向流出。这就是喷射流。
秩序与混乱80年代和90年代，随着计算性能的提高，科学家模拟了布兰福德-兹纳杰克过程。但每一项——旋转的黑洞、磁场、吸积盘中的光和物质——都是可变的，没有人知道正确的“配方”。
21世纪头十年出现了两种计算机模拟模式：一种是由吸积盘主导的模型，另一种是磁场主导的模型。
最初，在80年代，研究人员在模拟中对吸积盘进行了少量磁化。在这些模型中（后来被称为SANE），等离子体围绕着黑洞旋转，微弱的、随机方向的、波动的磁场线也随之旋转。该场的湍流导致粒子碰撞并失去能量和角动量，使它们落入黑洞，而不是仅仅围绕黑洞旋转。当等离子体落进去时，它会向黑洞中传输微弱的磁场线。磁场线逐渐在它上面积累，并由于等离子体的涌入而保持在那里。最终，黑洞扭曲了这个混乱的磁场，足以喷射出一些物质。

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然后在20世纪90年代末，哈佛大学的拉梅什·纳拉扬（Ramesh Narayan）等研究人员开始提高模拟黑洞周围的磁场强度，只是为了看看会发生什么。这些物理学家发现，当磁场足够强时，它会变得连贯而不是混乱，并且它控制着吸积盘。磁场线在黑洞周围形成一个力场，充当喷流的套筒，同时也防止等离子体落入黑洞。物质有时会找到一个开口，突然地穿过磁障，滑入深渊。但在大多数情况下，吸积盘是锁定的。这些模拟被称为“磁阻吸积盘”或MAD模型。
“很长一段时间以来，人们认为SANE场景更自然，”普林斯顿大学的物理学家安德鲁·查尔说，他是EHT团队的一员，专门研究MAD模型。五年前，几乎所有人都在做SANE模拟。
但是事件视界望远镜拍摄到的来自M87黑洞周围的偏振光的新图像坚定地指向MAD方向。偏振光在一个平面上振动。照片中的螺旋图案表明，当你观察光环周围不同的地方时，光的振动平面会旋转，正如所预期的那样，辐射光的粒子围绕着磁场线旋转，而磁场线本身就有一个连贯的螺旋图案。
直接路径要了解M87黑洞（以及其他可能存在喷流的超大质量黑洞）周围奇怪的强磁场的起源，专家们必须首先破解条纹偏振模式的密码。科学家正努力通过逆向工程来推断该场是什么样子。
与此同时，其他研究人员已经开始缩小MAD的范围，他们正在模拟黑洞周围更大的区域，以研究恒星如何产生迁移到黑洞中心的磁场。在未来几年内，将这种磁场与更大的尺度联系起来将是一件非常重要的事情。
【 吸积盘|黑洞如何发射喷流？宇宙中最大的谜团之一，科学家首次找到了答案】采用相反的方法，三位年轻的研究人员正在放大喷射出的带电粒子。详细的粒子级模拟需要数百万小时，研究这些粒子对于计算出喷流的整体结构以及它们对所穿透的星系和星系间空间的影响可能是必要的。以M87黑洞的喷射为例，我们在天空中可以很清楚地看到它，有时会打结，有时它是连续的，但它非常的直而薄。理解这一点肯定会帮助我们理解它是如何与星系和星系间的介质相互作用的，例如，它是如何向星系传递能量的。它们中的一些就像天空中的线条。大自然能造出这些结构，真是令人惊讶。