创新数据模型洞察银河系中心黑洞的神秘行为学术资讯

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钱德拉X射线天文台拍摄到的银河系中心的黑洞“人马座A*”。

与大多数星系类似，银河系中心也有一个超大质量黑洞。这个被称为“人马座A*”（Sagittarius A*）的天体几十年来一直吸引着天文学家们的好奇心。要想拍一张这只“宇宙神兽”的照片，就需要更好地了解它周围的环境情况。

据美国“物理学组织”网站6月12日消息称，《天体物理学杂志快报》日前刊发了一篇关于“人马座A*”周围吸积盘磁性特性的研究论文。文中，美国加州大学圣巴巴拉分校卡弗里理论物理研究所（KITP）的博士后研究员Sean Ressler团队和加州大学伯克利分校以及普林斯顿高等研究所的研究人员合作，希望确定黑洞的磁场是否能够积累到足以短暂地阻碍这股物质流的程度。

科学家将这种状态称为磁止裂（magnetically arrested）。要回答这个问题，就需要扩展这个天体系统模拟实验的范围，直至将运行轨道离黑洞最近的恒星也包括在内。

这个天体系统跨越了七个数量级：黑洞的视界（event horizon）距离其中心大约400万至800万英里。与此同时，其中恒星的运行轨道则在20万亿英里以外。

Ressler博士介绍道：“因此你必须在追踪落入黑洞的物质时，面对大幅度的尺度变化。要在单次模拟实验中做到这一点，是非常具有挑战性的。”

简单说来，最小的天文事件的进展以秒为时间尺度，而最大的天文现象则要经历了成百上千年。

这篇论文将以理论为基础的小尺度模拟实验与受实际观测手段限制的大尺度实验结合在一起。为了实现这一点，Ressler将该研究任务划分为三个尺度重叠的模型。

第一个模型是基于人马座A*星周围恒星的观测数据。幸运的是，该黑洞的活动主要是由大约30个沃尔夫-雷耶特恒星（Wolf-Rayet star）所主导的，它们会释放出大量的物质。

Ressler博士解释道：“仅仅一颗恒星物质量的损失就比同一时间段内落入黑洞的物质总量还要多。”

恒星在这个动态阶段只持续了大约10万年的时间，然后才过渡到一个相对更加稳定的生命阶段。

该团队的研究结果将有助于解释关于银河系中心的观测数据，Ressler博士的研究成果是我们在理解银河系中心活动的道路上迈出的一大步。他评论道：“这是人类第一次在如此大的半径范围内对人马座A*进行三维模拟实验，也是第一次采用沃尔夫-雷耶特恒星直接观测数据进行的具有黑洞视界规模的模拟实验。”

科界原创

编译：朱明逸

审稿：西莫