称重黑洞的新方法

白衣

称重黑洞的新方法
原文标题：New technique for ‘weighing’ black holes
原文来自：European Space Agency    Posted: 2007. 5. 16
编译：Melipal    审校：Linq （编译版权所有，文章有删节，未经许可请勿转载。）
ESA的XMM-牛顿望远镜帮助寻找到了中等质量黑洞存在的证据，该类黑洞一直是存在争议的。科学家使用一种新近证实的新技术确定了黑洞的质量。

艺术家笔下的中等质量黑洞。（图片提供：ESA）

NASA戈达德太空飞行中心（GSFC）的Nikolai Shaposhnikov和Lev Titarchuk使用该技术确定了天鹅座X-1黑洞的质量，它位于我们的银河系中，在天鹅座天区约莫10000光年外的地方。
这一漂亮的技术是由Titarchuk在1998年首先提出的，由此得出天鹅座X-1（它是双星系统的成员）的质量8.7倍于太阳，误差范围只有0.8倍太阳质量。天鹅座X-1是1970年代初浮现的首批富有说服力的黑洞候选者之一，由一颗蓝超巨星和一颗不可见的大质量暗星组成。
先前其他方法已暗示，不可见的天体是一个黑洞，质量约相当于太阳的10倍。Shaposhnikov说：“这里的一致给了我们很大信心，确认我们的方法是可行的。”Titarchuk补充说：“在其他方法不可行的时候，它可以协助确定黑洞的质量。”
同样来自GSFC的Tod Strohmayer和Richard Mushotzky将Titarchuk的方法用于XMM的数据，独立于Shaposhnikov和Titarchuk无意发现了一个中等质量黑洞（IMBH），而这原先仅仅存在于充满争议的力量中。
他们测量出，邻近星系NGC 5408中的一个超亮X射线源内存在一个质量约2000倍于太阳的黑洞。Strohmayer说：“这是迄今IMBH的最佳证据之一。”
IMBH存在争议的原因是，普遍接受的形成机制尚不存在。不过它们可以填补天鹅座X-1黑洞（由大质量恒星坍缩产生，质量5至20倍于太阳）和大型星系核心潜藏的超大质量黑洞（可达上亿倍太阳质量）之间巨大的空白。

艺术家笔下的双星系统（图片提供：ESA）

Titarchuk的方法在解决黑洞和周围吸积盘的关系时拥有其优势。在盘中绕转的气体会最终以螺旋形落入黑洞中。当黑洞的吸积率增加到很大时，物质会在黑洞附近的一个炽热区域积聚，Titarchuk将其比作塞车。
Titarchuk说明，堆积发生地与黑洞的距离与黑洞的质量直接相关。黑洞质量越大，堆积物就越远，轨道周期也就越长。
在他的模型中，热气体在堆积区的拥塞与观测到的X射线准周期（但并不严格）重复变化相关。许多黑洞系统中都观测到了准周期振荡现象。伴随准周期振荡的是系统光谱可以预测的简单变化，其原因是周围的气体在吸积率变化的影响下加热或冷却。
NASA的Rossi X射线时变探测器（RXTE）进行的精确时变观测说明了准周期振荡频率与光谱变化之间的密切联系，告诉天文学家黑洞产生X射线的效率。
Shaposhnikov和Titarchuk使用RXTE将这一方法应用在银河系3个恒星级黑洞上，由准周期振荡推算出的质量与其他方法的测量结果相符合。
Strohmayer、Mushotzky及其同事使用ESA的XMM-牛顿X射线天文台探测到了NGC 5408 X-1的两次QPO。
NGC 5408 X-1是半人马座小型不规则NGC 5408中最亮的X射线源，距离地球1600万光年。源的准周期振荡频率、亮度和光谱特性说明，它的能量来源是一个中等质量黑洞。
Mushotzky说：“我们还有另外两种测量黑洞质量的方法，这3种方法在2倍的范围内相符合。我们没有证实它是中等质量黑洞，但大量的证据表明，它就是如此。”
研究的合作者之一、哈佛—史密松天体物理中心的Roberto Sori认为，该黑洞的质量差不多是太阳的100倍。
　
编者注
文章中描述的发现将出现在《天体物理学杂志》上发表的两篇文章中。
第一篇：“Quasi-Periodic Variability in NGC 5408 X-1”作者为T. Strohmayer、R. Mushotzky、L. Winter、R. Soria、P. Uttley和M. Cropper。
第二篇：“Determination of Black Hole Mass in Cyg X-1 by Scaling of Spectral Index-QPO Frequency Correlation”, 作者为N. Shaposhnikov和L. Titarchuk。
　
更多请联系
Tod Strohmayer，美国NASA戈达德太空飞行中心。 Email：mailto:[email protected]
Nikolai Shaposhnikov，美国NASA戈达德太空飞行中心。 Email：mailto:[email protected]
Norbert Schartel，ESA的XMM-牛顿任务科学家。 Email：mailto:[email protected]
（全文完）

rainshadow

……………………看得我似懂非懂的…………唉……知识啊~~~:Q

roy986

哈，我就什么都没看懂。

roy986

哈，我就什么都没看懂。

cbib

好文章 不过专业名词比较多

FreeMagician

还是觉得双星系很有趣的说，不过很意外，黑洞旁也会堆东西...看来钻黑洞还是有希望的

Fred

Titarchuk的方法在解决黑洞和周围吸积盘的关系时拥有其优势。在盘中绕转的气体会最终以螺旋形落入黑洞中。当黑洞的吸积率增加到很大时，物质会在黑洞附近的一个炽热区域积聚，Titarchuk将其比作塞车。
Titarchuk说明，堆积发生地与黑洞的距离与黑洞的质量直接相关。黑洞质量越大，堆积物就越远，轨道周期也就越长。
在他的模型中，热气体在堆积区的拥塞与观测到的X射线准周期（但并不严格）重复变化相关。许多黑洞系统中都观测到了准周期振荡现象。伴随准周期振荡的是系统光谱可以预测的简单变化，其原因是周围的气体在吸积率变化的影响下加热或冷却。

看这段好了，其他都是废话，不过黑洞这种妖孽真会遵循万有引力定律么，未必......
:$

fish1027

有没有更通俗易懂的解释？

MRainbowWJ

还是先把霍金的那两本书看完再说吧……

beta1

:$
宇宙漏了，于是有了黑洞，周围的物质都顺着黑洞漏到宇宙外了…… 或许我们可以请女娲来把洞补上。