冲天焰火奇观是如何形成的?
最后更新 2022-09-05
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主讲人
萧耐园
南京大学
现在普遍认为在星系的中央有一个高速自转的超大质量黑洞,其质量可达到上千万以至几亿个太阳。这是示意图,可以想象在星系的中间有一个黑洞。黑洞引力非常强,把周围的物质吸引过来,但是这些物质不是直接掉进黑洞,因为这些物质都在旋转,远处的物质掉进黑洞时,一边向下掉,一边在旋转,旋转速度接近光速,而且物质密集,相互碰撞也产生高温。这是吸积盘,吸积盘的物质在高速地运动,温度非常高。高温,它就电离,产生带电粒子。这些带电粒子在做圆周运动的时候,又产生强烈的磁场。这个磁场把物质引向两个磁极,就是黑洞两端跟吸积盘垂直的方向,形成喷流。
它吸引的物质不会直接掉到黑洞,这些物质以极大的速度盘旋地掉下去,这个速度可以接近光速。这些物质在黑洞周围越来越多,形成一个盘,叫吸积盘。吸积盘的物质在高速运动下,被加温到几百万度,甚至上千万度,会产生从无线电波到γ射线的全波段电磁辐射。吸积盘的物质还会产生强烈的磁场,因为它全是电离子,无数带正电的原子核和带负电的电子在掉进黑洞之前,向磁场的两极集中。这些离子以接近光速的速度向与吸积盘垂直的两端喷发,形成双极喷流,因为它向两端、向外喷,上演了宇宙焰火的奇观。
这是示意图。中间有黑洞,这是吸积盘,这个线表示磁力线、磁场的分布,带电粒子不管是正电还是负电,如原子核带正电,电子带负电,都会在磁场作用下向两极集中,然后向外喷发。动力来自超大质量黑洞,质量实在太大,一般在几千万个太阳到几亿个太阳。三个射电源,中间射电源是吸积盘,在星系中心以及黑洞周围的物质,旁边两侧的两个大瓣是它喷射出来的。
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