在黑洞中检测到的快速变化可能解释了宇宙中最有能量的辐射的起源

瓦伦西亚大学的科学家发现了黑洞中的快速变化，这可能有助于了解伽马射线爆发的起源。

瓦伦西亚大学天文台的一个小组设法在有史以来最活跃的伽玛射线能量事件中观测了活跃星系PKS1830-211的黑洞。科学家发现其磁场结构发生了非常迅速的变化，这证实了对黑洞中伽马射线产生的主要模型的预测。通过ALMA望远镜观察到的这一现象，为研究宇宙中最高能辐射的起源提供了新的数据。

宇宙中一些质量最大，距离最远的黑洞发射出大量异常活跃的辐射，称为“伽马射线”。例如，当在地球上的核反应堆运行的裂变反应中，质量被转换为能量时，就会发生这种类型的辐射。但是在黑洞的情况下，伽马辐射比在核反应堆中获得的能量甚至更高，并且是通过非常不同的过程产生的。在那里，伽马射线是由光线与高能粒子之间的碰撞所产生的，而高能粒子则是通过机制仍不为人所知的机制而产生的，这些粒子在黑洞附近产生。

由于光和物质之间的这些碰撞，高能粒子将几乎所有的动量都赋予了光线，并将其转变为伽玛射线，最终到达了地球。

天文学科学界怀疑，这些碰撞发生在强大的磁场所渗透的区域中，而这些磁场经历了高度可变的过程，例如湍流和磁场的重新连接（磁场融合在一起释放出惊人的能量），这可能会在物质射流中发生。被黑洞驱逐。但是探测距离地球如此远的磁场（其中一些黑洞距离数十亿光年），需要非常灵敏的仪器，并找出发生高能发射的确切时刻。

这正是这项工作的主要作者，瓦伦西亚大学天文台和瓦伦西亚大学天文系的CIDEGENT研究人员IvánMartí-Vidal领导的研究小组的成果。这个团队使用了ALMA（阿塔卡马大毫米波阵列），这是世界上最灵敏的毫米波望远镜，可以在高能粒子产生大量伽玛射线的时刻获得有关遥远黑洞磁场的精确信息。辐射。

在最近发表在《天文学与天体物理学》杂志上的文章中，科学家们报告了对黑洞的观测，该黑洞称为PKS1830-211，位于距地球超过一百亿光年的地方。这些观察结果表明，在产生黑洞射流能量最高的粒子的区域中，磁场仅在几分钟的时间内就显着改变了其结构。“这意味着磁过程起源于非常小的湍流区域，正如黑洞中产生伽马射线的主要模型所预测的那样，这将湍流与伽马射线相关联，”伊万·马丁·维达尔解释说。“另一方面，我们检测到的变化发生在一个非常强大的伽马射线事件中，这使我们能够将其与高能发射密切相关。所有这些使我们更加了解宇宙中最充满能量的辐射的起源。”他补充说。

动画显示黑洞的一个图像（上部）相对于同一物体的另一个图像（下部）的偏振变化，该变化相对于第一个图像延迟了27天。延时图像对应于高能脉冲发生之前的黑洞。

为了分析这些数据，Martí-Vidal团队使用了一种先进的分析技术，该技术使他们能够从干涉观测获得快速变化的源信息，例如使用ALMA获得的信息。干涉测量使我们有能力以无与伦比的细节水平观察宇宙；实际上，它也是Event Horizo​​n Telescope（EHT）所基于的技术，该技术最近获得了黑洞的第一张图像。Martí-Vidal说。“事实上，我们CIDEGENT项目的一部分致力于开发类似于我们在这些ALMA观测中使用的算法，但适用于更复杂的数据，例如EHT的数据，这将使我们能够在瓦伦西亚大学的天文学家说，在不久的将来，黑洞的“电影”将不仅仅是图像。

UV天文学系的CIDEGENT博士前研究员，该文章的合著者Alejandro Mus在该领域发表了他的博士学位论文。“在EHT项目中，来自各个机构的许多专家日以继夜地工作，以解决源头快速变化的问题，” Mus说。“目前，我们开发的算法可以处理ALMA数据，并且已经使我们能够获取有关与PKS1830-211相关的磁场如何在几十分钟的范围内变化的关键信息。我们希望能够通过我们正在使用的更复杂的算法尽快为EHT做出贡献。”他总结道。

在这项研究中，来自查尔姆斯理工大学空间，地球与环境系，瑞典Onsala空间天文台，美国波士顿大学天体物理研究所和CSIC安达卢西亚天体物理研究所的研究人员（格拉纳达）与瓦伦西亚大学合作。

参考：“ I. Marti-Vidal，S。Muller，A。Mus，A。Marscher，I。Agudo和JL Gomez−在2020年破纪录的耀斑期间对ALKS的全极化观测，PKS 1830211，2020年6月30日，天文学与天体物理学.DOI：
10.1051/0004-6361/202038094