1ES 1927+654中的超大质量黑洞磁场反转

虽然从理论上讲,黑洞本身是没有磁场的,但是黑洞周围的等离子体就像吸积盘一样,这些等离子体围绕黑洞旋转的时候,其中的带电粒子会产生电流和磁场,这就是黑洞磁场的由来。

黑洞磁场是由围绕黑洞的等离子体流产生的,而这个流动方向一般是不会变化的,所以黑洞磁场的磁极方向之前也认为是不会改变的。
黑洞磁场是由围绕黑洞的等离子体流产生的,而这个流动方向一般是不会变化的,所以黑洞磁场的磁极方向之前也认为是不会改变的。

一般来说,因为围绕黑洞的等离子体流的方向是不会发生改变的,所以黑洞磁场其实非常稳定。但是最近天文学家却观测到了一次黑洞磁场反转的事件。

基本来说,磁场可以想象成是一个磁铁,而磁铁都是有南极和北极的,磁场反转指的就是磁场的磁极发生了反转。其实这种情况在一般的天体中是比较常见的现象。比如太阳每隔11年就会反转一次它的磁场,这就导致了太阳黑子的11年周期。

就算是我们地球,都有证据表明每隔几十万年地球磁场就会发生一次磁反转。

但是就算是是如此,超大质量黑洞发生磁极反转在之前依然被认为是不可能发生的。

2018年,科学家一个自动调查项目发现了2.39亿光年外的一个星系1ES 1927+654在可见光下亮度突然增加了100倍,而且这一现象在X射线和紫外线下都观测到了。

科学家一开始推测这种星系快速变亮可能是因为一颗恒星靠近星系核心的超大质量黑洞,黑洞引力潮汐撕裂了恒星并将恒星物质吸入自己的吸积盘中,这些物质相互摩擦导致的黑洞亮度快速增加。

但是后来科学家研究了从无线电到X射线的全光谱范围内的观测数据,却发现了一个不同寻常的情况:黑洞X射线的强度下降非常快速,而X射线通常是由带电粒子在强磁场中盘旋产生的,这就足以说明这个超大质量黑洞周围的磁场发生了突然变化。

黑洞磁场反转过程示意图
黑洞磁场反转过程示意图

与此同时,可见光和紫外线的强度却增加了,这表明黑洞吸积盘的某些部分变得越来越热。这种相互矛盾的情况是之前的假设无法解释清楚的。

只有用黑洞磁场反转能够解释清楚:当黑洞吸积盘的磁场发生反转的时候,吸积盘外边缘的磁场首先会减弱,结果就会导致吸积盘的一些部分变得更热。同时,磁场反转时较弱的磁场也意味着带电粒子产生的X射线较少。一般磁场反转完成以后,就会恢复成之前的状态。

对于黑洞磁场反转的案例目前还只观测到了这一次,科学家还不知道这样的反转在宇宙是不是普遍存在,也不知道一个星系的超大质量黑洞多久能够发生一次磁反转。

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