活跃黑洞的炙热遗迹:费米泡泡( 二 )





早年 , 两派假说各有各的优势 , 也有各自难以解释的弱点 。但随着观测数据的不断累积 , 天文学家渐渐发现黑洞的喷流假说似乎更符合观测结果 , 因此更具说服力 。但即使如此 , 想要在电脑模拟中一次重现费米泡泡所有的观测特征 , 仍是相当困难的挑战 。



然而今(2022)年三月 , 杨湘怡教授利用三维磁流体力学电脑模拟(MHD Simulation) , 就一次重现了费米泡泡、义罗西塔泡泡与微波薄雾三个重要的观测特征 。 他们假设银河系中心的超大质量黑洞 , 在 260 万年前曾经朝着银河系盘面的上下两侧喷出两道喷流 。喷流带有 1050焦耳的强大能量 , 其中含有大量以接近光速运动的高能电子 。当这些高能电子与低能量的光子碰撞时 , 电子会将能量传递给光子 , 就好像被保龄球打到的球瓶一样 , 让光子从低能量的可见光 , 变成高能量的伽玛射线 。这个被称为“逆康普顿散射 Inverse Compton Scattering”的机制 , 让我们能在伽玛射线看到费米泡泡 。



【活跃黑洞的炙热遗迹:费米泡泡】与此同时 , 这些高能电子在银河系的磁场中运动时 , 会以“同步辐射 Synchrotron Radiation”的方式放出微波与无线电波 , 形成我们看到的微波薄雾 。最后 , 强大的喷流在撞击银河系中的气体时 , 会产生以每秒数千公里高速移动的震波(Shock Wave) 。震波所到之处 , 受到压缩而加温的气体就会释放出 X 射线 , 成为我们看到的义罗西塔泡泡 。而且气体运动的速度 , 也与紫外线观测的结果相符 。 这个研究结果 , 将伽玛射线、X 光、紫外线到微波的所有观测结果 , 用黑洞喷流漂亮的一次重现 , 这无疑是我们对费米泡泡理解的一大进展 。

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