美国宇航局科学家使用超级计算机模拟黑洞吸积盘物质坠落过程
当气体逐渐落入黑洞周围的轨道时,会形成一个扁平的物质盘面,并开始呈现螺旋式下落,这一过程中气体等物质被剧烈压缩和加热,越接近中央的区域温度越高,可达到2000万华氏度,或为1200万摄氏度,是太阳表面温度的2000倍左右,并释放出低能量的软X射线。科学家对黑洞的研究已经超过了40年,观测表明黑洞也会产生相关规模的硬X射线,如果高能量的射线意味着有着相当炙热的气体存在,温度可高达数十亿摄氏度。
这项研究在理论和观测之间建立了一座桥梁,表明硬X和软X射线都会在黑洞吸积气体的过程中被释放出来。约翰斯·霍普金斯大学教授朱利安·克罗利克等开发出一个黑洞吸积盘内部区域的模型,可以跟踪X射线的释放和移动,并与观测到的真实黑洞进行对比。科学家计算出流入黑洞吸积盘的气体运动方程,并进行计算机模拟,发现下落气体的温度、密度以及速度都在急剧增加,这一过程还对吸积盘外部的气体行为构成影响。
位于得克萨斯高级计算中心的超级计算机参与了本项研究,科学家通过27天的模拟对黑洞吸积气体过程释放硬X射线有了进一步的了解,并推测吸积盘的物质在被加热后可形成冕环,该现象位于黑洞事件视界的边缘附近,由极高温度的X射线导致,在整个吸积盘和冕环发生的区域,科学家成功跟踪到X射线的释放,并第一次直接发现吸积盘上出现的磁场动荡以及由此所形成的 10亿度冕环。
黑洞是目前已知最致密的天体,一颗典型的恒星在耗尽自身携带的燃料后在引力作用下发生坍缩,质量为20倍太阳质量的恒星将会形成宽度不到120公里的黑洞。