黑洞是强大的宇宙引擎。它们提供了类星体和其他活动星系核(AGN)背后的能量。这是由于物质与其强大的引力场和磁场的相互作用。
超大质量黑洞(超大质量黑洞怎么形成的)
从技术上讲,黑洞本身并没有磁场,但像吸积盘一样,围绕着黑洞的致密等离子体具有磁场。当等离子体围绕黑洞旋转时,黑洞内的带电粒子会产生电流和磁场。等离子体流动的方向是不会自发改变的,所以人们会认为磁场非常稳定。因此,想象一下,当天文学家看到黑洞磁场发生磁反转的证据时,他们会感到多么惊讶。
基本来说,磁场可以想象成一个简单的磁铁,有北极和南极。磁反转是该假想极点的方向翻转,磁场的方向也发生翻转。这种效应在恒星中很常见。我们的太阳每11年就会反转一次它的磁场,这也推动了太阳黑子(天文学家从17世纪开始就观察到太阳黑子)11年的周期。甚至,地球每隔几十万年就会发生一次磁反转。但人们认为,超大质量黑洞不太可能发生磁极反转。
上图:黑洞是如何经历磁反转的。
研究小组观察了从射电到X射线的全光谱范围内的星系耀斑观测。他们注意到的一件事是,X射线的强度很快就下降了。X射线通常是由在强磁场中盘旋的带电粒子产生的,因此这表明黑洞附近的磁场发生了突然变化。与此同时,可见光和紫外光的强度增加,这表明黑洞的部分吸积盘正在变热。这两种影响都不是潮汐破坏事件所能预料到的。
相反,磁极反转更符合数据。正如该团队所展示的,当黑洞吸积盘经历磁场逆转时,磁场首先在吸积盘的外缘减弱。因此,磁盘可以更有效地加热。同时,磁场越弱,带电粒子产生的X射线就越少。一旦磁场完成反转,圆盘又会回到原来的状态。
这只是第一次观测到星系黑洞的磁反转。我们现在知道它们可能发生,但我们不知道这些逆转有多普遍,还需要更多的观测才能得到确切的答案。
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