模擬預(yù)測(cè)黑洞存在無線電波熱點(diǎn)

  ICC訊 來自法國、美國等國家的國際研究團(tuán)隊(duì)在最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》雜志發(fā)表論文指出，他們最新開發(fā)的模型預(yù)測(cè)，黑洞存在無線電波熱點(diǎn)，這或有助解釋黑洞周圍的等離子體為何會(huì)發(fā)出如此明亮的光，他們希望未來靈敏度更高的望遠(yuǎn)鏡能佐證這一理論假設(shè)。

  黑洞是宇宙中最迷人、研究最廣泛的現(xiàn)象之一，盡管已經(jīng)有不少關(guān)于其形成和基礎(chǔ)物理的理論，但許多問題仍然懸而未決。例如，為什么黑洞周圍的等離子體會(huì)發(fā)出如此明亮的光——科學(xué)家迄今收集到的少數(shù)望遠(yuǎn)鏡直接拍攝的圖像顯示了這一點(diǎn)。在最新研究中，法國格勒諾布爾-阿爾卑斯大學(xué)、愛爾蘭都柏林圣三一學(xué)院和美國馬里蘭大學(xué)的科學(xué)家進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬，提供了一個(gè)可行的解釋：黑洞周圍磁場(chǎng)的破壞，以及由此導(dǎo)致的無線電波熱點(diǎn)的形成。

  研究人員本杰明·克蘭康表示：“2019年，事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）合作組織發(fā)布了超大質(zhì)量黑洞M87^*的圖像，這一觀測(cè)發(fā)生在該黑洞處于歷史上光度較低的時(shí)期。但M87^*會(huì)產(chǎn)生不同波長的爆發(fā)/耀斑，甚至伽馬射線。為揭示M87^*黑洞處于爆發(fā)期間的‘模樣’，我們進(jìn)行了一系列等離子體模擬。我們需要知道等離子體與輻射如何耦合，而輻射最終可從地球上觀察到。”

  模擬表明，在某些條件下，磁場(chǎng)不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致無線電波熱點(diǎn)的產(chǎn)生，這些熱點(diǎn)會(huì)圍繞黑洞的陰影旋轉(zhuǎn)。他們預(yù)測(cè)，對(duì)于M87^*等大型黑洞，這些熱點(diǎn)的軌道半徑大約是黑洞半徑的3倍，而這些熱點(diǎn)圍繞黑洞運(yùn)行一周大約需要5天。克蘭康表示：“當(dāng)黑洞處于爆發(fā)狀態(tài)時(shí)，拍攝到的圖像應(yīng)該會(huì)顯示熱點(diǎn)，這些熱點(diǎn)是黑洞磁層內(nèi)封閉磁性結(jié)構(gòu)‘等離子體團(tuán)’的標(biāo)志。”

  研究團(tuán)隊(duì)指出，由于其空間和時(shí)間分辨率有限，EHT目前還無法捕捉他們模擬的輻射模式，希望未來更靈敏的望遠(yuǎn)鏡能驗(yàn)證他們的理論。