一个超大质量黑洞刚刚翻转了它的整个磁场

黑洞是强大的宇宙引擎。 它们为类星体和其他活动星系核 (AGN) 提供能量。 这是由于物质与其强大的引力和磁场的相互作用。

从技术上讲,黑洞本身没有磁场,但黑洞周围的密集等离子体就像吸积盘一样。 当等离子体围绕黑洞旋转时,其中的带电粒子会产生电流和磁场。 等离子体流的方向不会自发改变,因此可以想象磁场非常稳定。 因此,想象一下当天文学家看到黑洞磁场发生磁反转的证据时,他们会感到惊讶。

基本来说,磁场可以想象成一个简单的磁铁,有北极和南极。 磁反转是该假想极的方向翻转,磁场的方向翻转。 这种效应在明星中很常见。 我们的太阳每 11 年反转一次它的磁场,这推动了天文学家自 1600 年代以来观察到的太阳黑子的 11 年周期。 甚至地球每隔几十万年就会发生一次磁反转。 但人们认为超大质量黑洞不可能发生磁反转。

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2018 年,一项自动天空调查发现 2.39 亿光年外的一个星系突然发生了变化。 该星系被称为 1ES 1927+654,在可见光下亮度增加了 100 倍。 发现后不久,斯威夫特天文台就用 X 射线和紫外线捕捉到了它的光芒。 对该地区的档案观测结果的搜索显示,该星系实际上在 2017 年底开始变亮。

当时人们认为这种快速变亮是由一颗恒星经过引起的 close 到银河系的超大质量黑洞。 这样一个 close 相遇将导致潮汐破坏事件,这将撕裂恒星并破坏黑洞吸积盘中的气体流动。 但这项新研究给这个想法投下了阴影。

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黑洞怎样经历磁反转。 图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/Jay Friedlander

该团队研究了从无线电到 X 射线的全光谱范围内对银河耀斑的观测结果。 他们注意到的一件事是 X 射线的强度下降得非常快。 X射线通常是由带电粒子在强磁场中盘旋产生的,因此这表明黑洞附近的磁场发生了突然变化。 与此同时,可见光和紫外光的强度增加,这表明黑洞吸积盘的某些部分变得越来越热。 这些影响都不是您对潮汐破坏事件所期望的。

相反,磁反转更适合数据。 正如团队所展示的那样,当黑洞吸积盘发生磁反转时,吸积盘外边缘的磁场首先会减弱。 结果,磁盘可以更有效地加热。 同时,较弱的磁场意味着带电粒子产生的 X 射线较少。 一旦磁场完成反转,磁盘就会恢复到原来的状态。

这只是对银河黑洞磁力反转的第一次观察。 我们现在知道它们可能会发生,但我们不知道这些逆转有多普遍。 需要更多的观察才能确定一个星系的黑洞可以成为开关击球手的次数。

参考: 拉哈、西巴什等人。 “活动银河核 1ES~ 1927+ 654 从耀斑前到耀斑后状态的神秘变化外观的无线电、光学、紫外线和 X 射线视图。” arXiv 预印本 arXiv:2203.07446 (2022)。