暗物質粒子探測衛(wèi)星發(fā)現黑洞CTA 102伽馬射線爆發(fā)
摘要: 宇宙中廣泛存在著一類稱作超大質量黑洞的天體，幾乎在每個大星系的中心（包括我們所處的銀河系）都存在至少一個這樣的黑洞。它們的質量大到數百億倍太陽質量，小的也有數十萬倍太陽質量。特別是有些巨型黑洞在宇 ...
宇宙中廣泛存在著一類稱作超大質量黑洞的天體，幾乎在每個大星系的中心（包括我們所處的銀河系）都存在至少一個這樣的黑洞。它們的質量大到數百億倍太陽質量，小的也有數十萬倍太陽質量。特別是有些巨型黑洞在宇宙極早期就已經存在了。它們如何形成，如何隨著宇宙演變，如何反作用于星系演化等都是未解之謎。這些黑洞是不折不扣的宇宙“妖怪”。其中有一類這樣的黑洞在大量地“吞噬”著其周圍物質，“吞噬”過程中物質聚集形成吸積盤并且產生強有力的噴流，使其表現得異常明亮。這一類天體稱作活動星系核，它們占所有星系的比例不到10%。 CTA 102便是這樣一個活動星系核，它的紅移為1.037，對應的距離（光穿行距離）大約80億光年，黑洞質量約8.5億倍太陽質量。1963年CTA 102第一次在無線電波段被發(fā)現時，人們曾經一度認為這就是外星文明發(fā)出的信號。甚至當后來看到變化的無線電信號時，還有人認為是高級智慧文明在作祟。進一步的觀測發(fā)現它其實是一個活躍的黑洞，在吸積物質的時候形成巨大的噴流，產生相對論性粒子并輻射出從無線電直至伽馬射線波段的電磁波。圖1為通過甚長基線干涉陣在無線電波段“看”到的CTA 102產生的巨大噴流。 CTA 102并不一直大吃大喝，上一次比較劇烈的活動發(fā)生在2012年。2016年10月以來，光學觀測發(fā)現CTA 102開始處于新一輪活躍狀態(tài)。它的亮度由平靜時期的16到17等（“星等”是衡量星星亮度的單位，越小越亮）增亮至13等以上，最亮的時候達到11等多，很多業(yè)余天文愛好者使用小型望遠鏡便足以看到它。 我國于2015年底發(fā)射的暗物質粒子探測衛(wèi)星“悟空”，主要目標就是通過空間觀測宇宙射線和伽馬射線來探索宇宙暗物質和類似黑洞這樣的宇宙“妖怪”。自2016年10月以來“悟空”頻繁地捕捉到來自CTA 102的伽馬射線輻射，特別是自11月23日開始“悟空”記錄到明顯增強的伽馬射線爆發(fā)現象，在12月16日達到峰值（圖2）�？蒲腥藛T記錄到的最高光子能量為約620億電子伏特，相當于靜止質子等效能量的66倍。根據“悟空”此前記錄的數據科研人員還發(fā)現在2016年4月至6月，當CTA 102第一次進入“悟空”視場時就已經有較低水平的輻射。中國科學院紫金山天文臺的1米近地天體巡天望遠鏡也觀測到CTA 102的此輪爆發(fā)，在2016年6月18日記錄到的亮度約15.7等，8月29日增至14.8等，12月19日、20日進一步增亮至約12等。科研人員將對CTA 102的活動予以持續(xù)監(jiān)測。 CTA 102是“悟空”捕獲的第一個“小妖”。借助其火眼金睛，科研人員相信在未來它必將抓獲更多的各色宇宙“妖怪”，為人們認識宇宙萬象提供有力的幫助。 “悟空”的觀測結果已經在天文學家電報（The Astronomer's Telegram）上發(fā)布。該項工作主要得到科技部國家重點研發(fā)計劃和中科院B類先導專項的資助。  圖1. CTA 102的射電噴流（圖片來源：http://www.physics.purdue.edu/MOJAVE/）。  圖2. “悟空”記錄到CTA 102發(fā)出的伽馬射線事例。 來源:紫金山天文臺 編輯:葉瑞優(yōu)暗物質粒子探測衛(wèi)星發(fā)現黑洞CTA 102伽馬射線爆發(fā) | 責任編輯：蟲子 |