黑洞将光折射回自身——这证明了40多年前的理论预测

你可能听说过,没有任何东西能逃脱黑洞的引力,即使是光。这在黑洞的近邻是正确的,但在更远一点的黑洞周围漩涡状物质盘内,光就可以逃逸出来。事实上,这就是活跃的黑洞发出耀眼x射线的原因。

现在,一项被《天体物理学杂志》接受并发表的新研究提供了证据,证明事实上,并不是所有从黑洞周围的盘状光流都能轻易逃逸出来。其中一些物质屈服于黑洞巨大的引力,返回,最终反弹离开盘面逃逸。

我们观察到来自非常接近黑洞的光线,这些光线试图逃逸,但却被黑洞像回飞棒一样拉了回来。这项新研究的主要作者,加州理工学院的博士后学者赖利·康纳斯说。20世纪70年代就有人预测会出现这种情况,但直到现在才被证实。

这一新发现是通过梳理美国宇航局现已停止的罗西x射线计时探测器(RXTE)的档案观测资料而成为可能的,该任务已于2012年结束。研究人员特别观察了一个由类太阳恒星环绕的黑洞;这对组合被称为XTE J1550-564。黑洞的供给将物质拉到它周围的一个叫做吸积盘的扁平结构上。通过仔细观察从圆盘射出的x射线,当光螺旋向黑洞方向移动时,研究小组发现了表明光向圆盘弯曲并反射回来的痕迹。

圆盘本质上是在照亮自己,加州理工学院物理学研究助理教授、合著者哈维尔·加西亚说。理论学家曾预测有多大比例的光会折回到圆盘上,而现在,我们第一次证实了这些预测。

科学家们说,新的结果为阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论提供了另一种间接的证实,也将有助于未来对黑洞自旋速率的测量,这方面的认识仍不甚深入。

由于黑洞可能旋转得非常快,它们不仅使光弯曲,而且使光扭曲。康纳斯说。这些最近的观测结果是试图弄清楚黑洞旋转多快这道难题中的另一块拼图。

参考文献:黑洞x射线双星XTE j1550返回盘辐射的证据作者:Riley M. T. Connors, Javier a . garc&a, Thomas Dauser, Victoria Grinberg, James F. Steiner, Navin Sridhar, Jörn Wilms, John Tomsick, Fiona Harrison和Stefan Licklederer, 2020年3月27日,天体物理学杂志。

这项名为“黑洞x射线双星XTEJ1550-564返回盘形辐射的证据”的新研究,是由美国宇航局、亚历山大·冯·洪堡基金会和马加雷特·冯·朗吉尔奖学金资助的。其他合著者有德国埃尔兰根-伦堡大学的托马斯·道泽尔、斯特凡·利克勒德和j·乌尔恩·威尔姆斯;德国宾根大学的维多利亚·格林伯格;麻省理工学院Kavli天体物理与空间研究所和哈佛大学的James Steiner;哥伦比亚大学的Navin Sridhar;加州大学伯克利分校的John Tomsick;还有费奥娜·哈里森,加州理工学院和肯特大学的哈罗德·a·罗森物理学教授乔伊斯·克雷萨是物理、数学和天文学部门的领导主席。

红色波长的光会以更陡的角度弯曲回比蓝色?