爱因斯坦再次是对的！ 科学家捕捉到一个吃食的黑洞拖着空时的非常织造

By Robert Lea published 8 hours ago

Black Holes

    “对物理学家这是一份真正的礼物，因为我们证实一个多世纪前做出的预测” 。

显示围绕一个黑洞的吸积盘的描画，其中盘的内区晃动着。 (Image credit: NASA)

天文学家已经观测到一颗恒星在它的围绕一个贪婪的超大质量黑洞轨道中摆动，该黑洞正在撕裂开恒星并吃食在它的恒星物质上。 这一观测是一种罕见和难以捉摸的叫“伦斯-蒂灵进动”或“框架拖曳”现象的证据，其中一个快速自旋的黑洞拖着空时的非常织造随它的运动绕着。

这种涡旋的空时第一次从阿尔伯特·爱因斯坦1915年提出的广义相对论浮现。该理论预言有质量的物体 “翘曲”空时的织造（合称为一个单一的叫空时的整体），而引力源自这种几何效应。 物体的质量越大，它的对空时的影响越大，因此它的引力影响越大。 1918年，大质量旋转天体一道拖拽空时的概念那时被奥地利物理学家约瑟夫·伦斯和汉斯·蒂灵用广义相对巩固。

然而，自那时起对科学家们来观测这种效应一直是困难的，这意味着新研究可能为科学家提供一种新的来研究黑洞的自旋的方法，其中它们吃食在或“吸积”在潮汐破坏事件（TDE）中撕裂的恒星的物质上以及潮汐破坏事件如何来诞生强大的外流或射流的样子。.

英国卡迪夫大学的研究团队成员科西莫·因塞拉在声明中说：“我们的研究显示迄今为止最迫人的伦斯-瑟灵进动的证据——一个一道拖拽空时的黑洞就像一个旋转的陀螺可能在一个漩涡中拖曳围绕它的水一样。 这对物理学家是一个真正的礼物，因为我们验证百多年前做出的预言。 不仅这个，而是这些观测还告诉我们更多关于潮汐破坏事件的本质——当一颗恒星被一个黑洞施加的超强引力撕碎时” 。

观望这种摆动

该团队通过用一艘美国宇航局航天器、尼尔·格雷尔斯·斯威夫特天文台和来自地面卡尔·G.詹斯基非常大阵列（VLA）的无线电波观测收集的数据研究指定的AT2020afhd潮汐破坏事件着手调查伦斯-瑟灵进动。

当一颗恒星过于靠近超大质量黑洞浪荡时潮汐破坏事件发生。这个宇宙巨人的巨大引力影响，其质量能达数十亿个太阳在恒星内部产生水平压挤它同时垂直拉伸它的潮汐力。 这种叫意大利面化的过程创造一条像面条绕着一个叉子一样扭曲的恒星面条，形成一个扁平的叫吸积盘的云。

来自吸积盘的物质被逐渐的喂给了黑洞，但这些统治星系的巨人是臭名昭著的乱食者——一些物质被强大的磁场从黑洞的两极引导出，从那里这种物质被炸出为两股近乎光速的等离子体的喷流。

这些穿透的潮汐破坏事件黑洞的吸积盘和它们爆发的喷流跨电磁波谱明亮的辐射，因为这些辐射源自黑洞的立即外部，它们应该被伦斯-瑟灵进动影响。 这种效应转换为一个吸积盘中物质的环绕超大质量黑洞轨道的“摆动”。真的，在观测AT2020afhd时研究团队看到了来自该潮汐破坏事件的X射线和无线电波都有节奏的变化，隐含了吸积盘和喷流正在同步摆动，这种运动每20个地球日重复。

因塞拉继续说道，“与以往的有稳定无线电信号的潮汐破坏事件研究不同，对AT2020afhd信号显示了短期变化，这我们不能归因到来自黑洞和它的周围成分的能量释放，这进一步证实了在我们的思维中的拖曳效应，并为科学家提供一种探测黑洞的新方法”。

从斯威夫特和非常大阵列的数据建模，研究团队能够证实这些变化是框架拖曳效应的结果。 进一步分析这些结果将帮助科学家更好理解伦斯-瑟灵效应背后的物理学。

因塞拉说：“通过显示一个黑洞能够拖拽空时并创造这种框架拖曳效应，我们也正开始来理解这个过程的机制。如此以一个带电物体当它旋转时创造一个磁场一样，我们正在看一个质量巨大的旋转天体——在这个案例中一个黑洞——如何生成一个影响附近恒星和其他宇宙天体的运动的引力场”。

这是一个对我们的提醒——尤其在节日好奇仰望星空期间——我们在我们的掌握内有机会来识别大自然已经创造的所有变化中的越发更超常的天体。

该团队的研究成果于周三（12月10日）发表于《Science Advances》期刊。