NASA 可视化收集了最著名的黑洞系统

图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心和科学可视化工作室

在这个新的 NASA 可视化中,附近的黑洞和它们的恒星伴侣形成了一个天体物理学流氓画廊。

质量是太阳质量约 20 倍的恒星以黑洞的形式结束生命。 顾名思义,黑洞不会自行发光,因为没有任何东西可以逃脱它们,即使是光也不行。 直到 2015 年,当天文学家首次通过称为引力波的时空涟漪探测到合并黑洞时,寻找这些乌木之谜的主要方法是在它们与伴星相互作用的双星系统中寻找它们。 最好的方法是看 X 光片。

这个可视化显示了我们银河系及其最近的邻居大麦哲伦星系中的 22 个 X 射线双星 Cloud,那位主持人证实了恒星质量的黑洞。 这些系统出现在相同的物理尺度上,展示了它们的多样性。 它们的轨道运动速度加快了近 22,000 倍,视角复制了我们从地球上看到它们的方式。

当与恒星配对时,黑洞可以通过两种方式收集物质。 在许多情况下,一股气流可以直接从恒星流向黑洞。 在其他情况下,例如第一个确认的黑洞系统天鹅座 X-1,这颗恒星会产生一种称为恒星风的密集流出物,其中一些黑洞的强烈引力会聚集起来。 到目前为止,对于位于可视化中心的大系统 GRS 1915 使用哪种模式还没有明确的共识。

几个可视化的黑洞系统,包括 Cygnus X-1 和 GRS 1915,在这个奇特的动画中飞过。 图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心和科学可视化工作室

当它到达黑洞时,气体进入轨道并形成一个宽阔的扁平结构,称为吸积盘。 GRS 1915 的吸积盘可能延伸超过 5000 万英里(8000 万公里),大于水星与太阳之间的距离。 圆盘中的气体随着缓慢向内盘旋而升温,在可见光、紫外线和 X 射线光下发光。

了解更多关于我们银河系及其邻居大麦哲伦星系中最著名的黑洞系统的信息 Cloud. 这个可视化展示了 22 个 X 射线双星系统,这些系统拥有已确认的黑洞,所有这些系统都以相同的比例显示,并且它们的轨道加速了大约 22,000 倍。 每个系统的视图都反映了我们从地球上看到它的方式。 从蓝白色到微红色的恒星颜色代表的温度比我们的太阳高 5 倍到低 45%。 在大多数这些系统中,来自恒星的物质流在黑洞周围形成一个吸积盘。 在其他情况下,比如著名的天鹅座 X-1 系统,这颗恒星产生了大量的外流,部分外流被黑洞的引力扫荡,形成了圆盘。 吸积盘使用不同的配色方案,因为它们的温度甚至比恒星还要高。 图中显示的最大圆盘属于名为 GRS 1915 的双星,其跨越的距离大于将水星与太阳分开的距离。 使用按比例缩放以反映其质量的球体,黑洞本身比实际更大。 图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心和科学可视化工作室

星星的颜色从蓝白色到微红色不等,代表的温度比我们的太阳高五倍到低 45%。 由于吸积盘达到更高的温度,它们使用不同的配色方案。

虽然黑洞以反映其质量的比例显示,但所有黑洞都被描绘得比实际大得多。 天鹅座 X-1 的黑洞重量大约是太阳的 21 倍,但它的表面(称为事件视界)仅跨越约 77 英里(124 公里)。 超大的球体还掩盖了黑洞引力效应可能产生的可见扭曲。