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回答長期以來關(guān)于黑洞噴流的問題

發(fā)表于 2025-12-08 19:02:51 來源：骨軟筋酥網(wǎng)

黑洞M87*(星號(hào)表示星系M87中部的黑洞)在被視界望遠(yuǎn)鏡首次探測(cè)到時(shí)引起了全世界的關(guān)注。從那時(shí)起，長期普林斯頓天體物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)黑洞周圍的關(guān)于扭曲磁場(chǎng)決定了黑洞圖像中觀察到的泄露秘密的極化螺旋。特別是噴流，能量流動(dòng)的回答黑洞方向(從黑洞到磁場(chǎng)，反之亦然)決定了極化扭曲的長期方式。通過測(cè)量極化螺旋的關(guān)于方向，人們可以推斷出磁場(chǎng)是噴流從空穴中提取自旋能量還是將自旋能量注入其中。鳴謝:uux.cn/安德魯·切爾、回答黑洞喬治·王、長期亞歷山德魯·盧普斯卡和艾略特·夸塔爾的關(guān)于模型，普林斯頓重力計(jì)劃
（神秘的噴流地球uux.cn）據(jù)普林斯頓大學(xué)（麗茲·富勒·賴特）：關(guān)于黑洞，每個(gè)人都知道的回答黑洞一件事是，附近的長期所有東西都會(huì)被吸進(jìn)黑洞。事實(shí)證明，關(guān)于幾乎所有的事情。
“盡管黑洞被定義為任何東西都無法逃脫的物體，但愛因斯坦相對(duì)論的一個(gè)令人驚訝的預(yù)測(cè)是，黑洞實(shí)際上可以失去能量，”普林斯頓大學(xué)1897屆基金會(huì)的查爾斯·楊天文學(xué)教授、天體物理學(xué)家艾略特·夸泰爾特說。“它們可以旋轉(zhuǎn)，就像旋轉(zhuǎn)的陀螺隨著時(shí)間的推移而變慢并在旋轉(zhuǎn)中失去能量一樣，旋轉(zhuǎn)的黑洞也可以向周圍失去能量。”
自20世紀(jì)70年代以來，科學(xué)家們已經(jīng)廣泛接受了這一模型。他們知道磁場(chǎng)很可能從旋轉(zhuǎn)的黑洞中提取能量——只是不知道如何提取。
普林斯頓的一個(gè)天體物理學(xué)家小組現(xiàn)在已經(jīng)最終確定，靠近黑洞M87*事件視界的能量正在向外推，而不是向內(nèi)。(M87是星系的名字，梅西耶87，所以其中心的黑洞被命名為M87*。Quataert說，研究人員還創(chuàng)造了一種方法來測(cè)試黑洞失去旋轉(zhuǎn)能量的預(yù)測(cè)，并確定正是這種能量產(chǎn)生了“我們看到的令人難以置信的強(qiáng)大外流，我們稱之為噴流。”
這些能量流出射流“基本上就像百萬光年長的絕地光劍，”前普林斯頓博士后亞歷山德魯·盧普斯卡(Alexandru Lupsasca)說，它們可以延伸到銀河系的10倍。
他們的工作成果發(fā)表在最新一期的《天體物理學(xué)雜志》上。天體物理學(xué)副研究員安德魯·切爾(Andrew Chael)是這篇論文的第一作者。他和合著者George Wong都是視界望遠(yuǎn)鏡團(tuán)隊(duì)的成員，在開發(fā)用于解釋黑洞的模型方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。Chael、Wong、Lupsasca和Quataert都是普林斯頓重力計(jì)劃的理論家。
該團(tuán)隊(duì)將這篇新論文核心的重要見解歸功于切爾:磁力線螺旋的方向揭示了能量流動(dòng)的方向。從那以后，“剩下的事情就水到渠成了，”夸塔爾說。

“如果你拿起地球，把它全部變成梯恩梯，每秒鐘爆炸1000次，持續(xù)數(shù)百萬年，這就是我們從M87中獲得的能量，”普林斯頓重力倡議副研究員、高級(jí)研究所成員王說。
回答長期以來關(guān)于黑洞噴流的問題

一個(gè)簡單的黑洞模型。鳴謝:uux.cn/Andrew Chael、George Wong、Alexandru Lupsasca和Eliot Quataert，普林斯頓重力計(jì)劃
幾十年來，科學(xué)家們已經(jīng)知道，當(dāng)黑洞開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，它會(huì)帶著時(shí)空結(jié)構(gòu)一起旋轉(zhuǎn)。穿過黑洞的磁力線被拖著走，這減緩了旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致能量釋放。
“我們新的、敏銳的預(yù)測(cè)是，每當(dāng)你觀察一個(gè)天體物理黑洞，如果它有磁力線與之相連，就會(huì)有能量轉(zhuǎn)移——真正瘋狂的能量轉(zhuǎn)移，”普林斯頓大學(xué)前副研究員盧普斯卡說，他現(xiàn)在是范德比爾特大學(xué)的物理學(xué)和數(shù)學(xué)助理教授，他因黑洞研究獲得了突破獎(jiǎng)基金會(huì)頒發(fā)的2024年物理學(xué)新視野獎(jiǎng)。
雖然接近M87*事件視界的能量流向外流動(dòng)，但研究小組表示，能量流理論上可以在不同的黑洞中向內(nèi)流動(dòng)。他們對(duì)能量流和磁力線方向之間的聯(lián)系充滿信心，他們關(guān)于能量流來自黑洞的預(yù)測(cè)將通過仍處于理論階段的“下一代”事件視界望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射得到驗(yàn)證。
回答長期以來關(guān)于黑洞噴流的問題

M87*的3D超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬。鳴謝:uux.cn/Andrew Chael、George Wong、Alexandru Lupsasca和Eliot Quataert，普林斯頓重力計(jì)劃
Wong說，在過去的一年半時(shí)間里，世界各地的黑洞研究人員一直在為未來的儀器提出規(guī)格。“像我們這樣的文件可以在確定我們需要什么方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用。我認(rèn)為這是一個(gè)令人難以置信的激動(dòng)時(shí)刻。”
這四名研究人員在他們的論文中強(qiáng)調(diào)，他們尚未最終證明黑洞的旋轉(zhuǎn)“真正為河外噴流提供了動(dòng)力”，盡管證據(jù)肯定傾向于那個(gè)方向。盡管他們的模型顯示的能量水平與噴流所需的相當(dāng)，但他們不能排除噴流由黑洞外旋轉(zhuǎn)的等離子體提供動(dòng)力的可能性。“我認(rèn)為黑洞極有可能為噴氣式飛機(jī)提供動(dòng)力，但我們無法證明這一點(diǎn)，”Lupsasca說。“還沒有。”

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