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最近，一項新的研究發現，黑洞的「光回波」揭示了耀眼的x射線耀斑背後的線索，來自NASA的國際空間站上的一種儀器中子星內部成分探測器幫助揭示了黑洞如何釋放明亮的x射線耀斑，多年來關於推動恒星質量黑洞爆發的演化爭論在今天終於蓋棺定論！
在早前的研究中，我們知道，當氣體和塵埃被吸入黑洞時，它們會爆發出高能x射線，這一過程通常持續約一年。如果我們能夠更好地理解這些爆發，即所謂的瞬態事件，將有助於理解黑洞如何影響其宿主星系的命運。然而，科學家們一直在爭論這些明亮的耀斑從何而來。一種可能是，墜入黑洞的碎片旋轉環發生了變化，也就是所謂的吸積盤（一種由彌散物質組成的、圍繞中心體轉動的結構），此時吸積盤的內部邊緣會經歷巨大的摩擦，以至於可以達到1000萬攝氏度甚至更高。另一種可能涉及到黑洞的日冕——漂浮在黑洞兩極上方的高能粒子團，其溫度可高達10億攝氏度。
黑洞的日冕(用淡紫色描繪)自旋向上形成高能射流並從系統中噴射出去
為了幫助解決這一爭議，科學家們研究了一個名為MAXI J1820+070的黑洞的瞬態事件，該黑洞是由國際空間站上的全天空x射線圖像(MAXI)監測器於2018年發現的。這個黑洞的質量大約是太陽的10倍，距離地球近1萬光年，位於獅子座方向。
研究人員使用空間站上的中子星內部成分探測器(better)來監測x射線耀斑的演化。當黑洞吞噬來自伴星的物質時，他們以前所未有的細節繪制了黑洞周圍的區域。使得整個黑洞系統變得非常明了，這個黑洞從完全不可觀測到成為x射線天空中最亮的源之一，整個時間跨度只有幾天。科學家們能夠從中收集到爆發過程中x射線的能量和時間的高度精確測量數據。這幫助他們在這次爆發中探測到「回波」——來自日冕的x射線反射到吸積盤，並以不同的能量和角度向地球快速移動，而不是直接從日冕移動。
黑洞MAXI J1820+070的照片
研究人員發現，在耀斑的整個過程中，直接從日冕發出的x射線與第一次反射到吸積盤的x射線之間的毫秒級時間滯後顯著降低。研究人員說，這表明要麼是吸積盤，要麼是日冕在爆發過程中改變了形狀，因此可能是它們推動了爆炸
科學家稱「我們測量光的回聲與蝙蝠利用回聲定位繪制黑暗洞穴的方法類似，通過此方法我們可以來測量黑洞附近的區域。」為了觀察黑洞的哪個部分在耀斑期間改變了形狀，科學家們研究了一種被稱為「鐵線」的光模式。吸積盤中的鐵原子只有在受到激勵時才會發出這種光，比如黑洞日冕發出的x射線。根據愛因斯坦的狹義相對論，在黑洞附近發現的強引力場會扭曲時間。因此，在吸積盤的內部邊界附近，鐵線應該被拉長，因為那里的時間移動得比較慢。如果在潰決過程中吸積盤的形狀發生了位移，那麼鐵線也會發生類似的變化。
科學家們發現，在潰決過程中，吸積盤的大小變化不大。相反，他們可能日冕在爆發後急劇縮小，在一個多月的時間里，從最初的100公里縮小到僅僅10公里。
這項結果直接終結了多年來關於是什麼推動了恒星質量黑洞爆發的演化爭論！吸積盤或者黑洞日冕？而現在，已經證明是日冕推動了進化。目前日冕收縮的原因尚不清楚。科學家認為其中一種可能性是因為吸積盤中物質雪崩墜入黑洞時產生的巨大壓力。這些 新髮現將幫助我們解釋物質是如何落入恒星質量的黑洞如MAXI J1820 + 070,而且超大質量黑洞數百萬到數十億倍太陽質量的因為這些黑洞潛伏在幾乎每一個大星系的心，它們實際上是星系演化的主要驅動力。只有真正了解它們，我們才能解開宇宙真面目的冰山一角！