大熊座一个超大质量黑洞正在向地球喷射高能喷流
一幅插图显示了美国宇航局IXPE任务看到的布拉扎·马卡里安421喷射出高能喷流。(图片来源:uux.cn/NASA/巴勃罗·加西亚)
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（罗伯特·李）：美国宇航局的一项任务观察到一个超大质量黑洞将其高能喷流直接指向地球。不过，现在还不要惊慌。尽管这一宇宙事件令人恐惧，但它位于大约4亿光年之外的一个非常安全的距离。
积极喂养超大质量黑洞，包括眼前的这个，被称为吸积盘的物质漩涡盘所包围，随着时间的推移，吸积盘逐渐喂养它们。一些他们没有吞下的物质被引向他们的两极，随后以接近光速或相对速度被喷出。这产生了高能量和极其明亮的电磁辐射。在某些情况下，就像美国国家航空航天局的最新缪斯，那架飞机直接指向地球。这些事件被称为布拉扎尔。
这个被命名为马卡里安421的黑洞位于大熊座，由美国宇航局的成像X射线偏振探测器(IXPE)观测到，该探测器于2021年12月发射。IXPE观察到一种称为极化的磁场特性，它指的是磁场的方向。马卡里安421喷出的喷流的极化揭示了天文学家的一个惊喜，表明粒子被加速的喷流部分也是具有螺旋结构的磁场的所在地。
Blazar喷气式飞机可以穿越数百万光年的空间，但发射它们的机制还没有被很好地了解。然而，这些围绕马卡里安421喷流的新发现可能会对这种极端的宇宙现象有所帮助。
“马卡里安421是高能天文学家的老朋友，”该发现背后的首席研究员、意大利航天局天体物理学家劳拉·迪·苏格在一份声明中说。“我们确信blazar将是IXPE的一个有价值的目标，但它的发现超出了我们的最佳预期，成功地证明了X射线偏振测量如何丰富了我们探索相对论喷流不同区域中复杂磁场几何和粒子加速的能力。”
IXPE更深入地探究了布拉扎尔喷气机的扭曲结构
喂养超大质量黑洞的喷流如此明亮的主要原因是，接近光速的粒子释放出巨大的能量，并根据爱因斯坦狭义相对论的物理学表现。
布拉扎喷流也获得了额外的亮度提升，因为它们朝向我们的方向导致与它们喷流相关的光波长“聚集”，增加了它们的频率和能量。这类似于来自接近的救护车警报器的声波如何“聚集”起来，导致频率增加，使其听起来更高。
这两种效应的结果是，布拉扎星经常比所在星系中所有恒星的光总和还要亮。现在，IXPE已经用这种光描绘了马卡里安421喷流中心的物理过程，甚至确定了发光光束的来源。
此前，blazar喷流的模型暗示它们伴随着螺旋磁场，几乎像活细胞中的DNA，除了单链而不是双链。然而，没有预料到的是，磁性螺旋会占据粒子被加速的区域。
一位艺术家描绘了在X射线中观察宇宙的太空IXPE天文台。(图片来源:uux.cn/NASA)
研究合著者、麻省理工学院物理学家赫尔曼·马歇尔说:“我们预计偏振方向可能会发生变化，但我们认为，根据以前对许多黑洞的光学观察，大幅度旋转是罕见的。”"因此，我们计划了几次对布拉扎星的观测，第一次观测显示偏振度恒定在15% . "
更引人注目的是，对IXPE数据的分析表明，在第一次和第二次观测之间，喷流的偏振下降到了0%。这向团队展示了磁场像螺旋钻一样旋转。
“我们认识到极化实际上是相同的，但它的方向实际上是一个U形转弯，在两天内旋转了近180度，”马歇尔说。“然后，在一天后开始的第三次观察中，我们再次惊讶地观察到偏振方向继续以相同的速度旋转。”
一个艺术家的概念是一个正在吞噬的超大质量黑洞，有一股喷流以接近光速向外喷射。(图片来源:美国宇航局/uux.cn/JPL加州理工学院)
在这些演习中，对光学、红外和无线电形式的电磁辐射的测量表明，即使X射线辐射发生变化，也不会对飞机本身的稳定性和结构产生影响。这意味着来自马卡里安421的冲击波沿着扭曲的磁场传播。
这种现象的迹象曾经在IXPE，马卡里安501见证的另一个blazar的喷流中看到过，但该小组的新发现代表了更明确的证据，即螺旋磁场确实有助于传播冲击波，将喷流粒子加速到相对论速度。
这项工作背后的团队打算继续研究马卡里安421，并确定其他blazarss，以找到一些具有类似质量的blazar，从而揭示一种为这些现象的极端和明亮的外流特征提供动力的机制。
“感谢IXPE，这是一个研究天体物理喷流的激动人心的时刻，”迪·苏格总结道。
该团队的研究发表在周一(7月17日)的《自然天文学》杂志上。
