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第10章 m87黑洞(第6页)

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——它会通过盘风(diskd)流失物质:-内盘的高温等离子体,会沿着磁场线“吹”

出高速风(速度可达01c);-这些风会带走吸积盘的物质,调节黑洞的吸积率(aretionrate)——87黑洞的吸积率约为每年01☉,刚好维持喷流的能量输出。

三、喷流的“引擎”

:从黑洞到星系的能量传递87的喷流,是宇宙中最壮观的“能量喷泉”

——长达5000光年,速度099c,能量输出相当于1012个太阳。

它的能量,完全来自黑洞的旋转。

31bndford-znajek机制:黑洞自旋的“能量提取术”

喷流的能量来源,由bndford-znajek机制(1977年提出)解释:,!

-黑洞的自旋会“拖拽”

周围的磁场线,形成一个“磁层”

(agosphere);-磁层中的电子被加速到相对论性速度,沿着磁场线“喷射”

出去,形成喷流;-喷流的能量,来自黑洞自旋的“角动量”

——相当于黑洞“消耗”

自己的旋转,转化为喷流的动能。

32喷流的“准直性”

:为什么方向不变?87的喷流能保持长达5000光年的直线,是因为磁场的准直作用:-黑洞的强磁场将喷流中的粒子“约束”

在狭窄的通道内;-喷流的速度接近光速,相对论性“束流效应”

(beageffect)让喷流的方向更集中。

33喷流与星系演化:宇宙的“能量循环”

87的喷流,是星系演化的“指挥家”

:-喷流将黑洞的能量注入周围的星际介质,加热气体,抑制恒星形成(避免星系过度膨胀);-喷流中的重元素(如氧、铁),会被注入星际介质,成为下一代恒星和行星的“建筑材料”

;-喷流的冲击波,会触发远处的气体云坍缩,形成新的恒星——这就是“反馈机制”

(feedbackchanis)。

四、与其他黑洞的“对话”

:87vssgravs类星体87黑洞不是孤立的——宇宙中还有许多“同类”

,比如银河系中心的sgra,或者更遥远的类星体黑洞。

对比它们,能让我们更理解黑洞的多样性。

4187vssgra:质量与环境的差异参数87黑洞sgra(银河系中心)质量65x10?☉4x10?☉距离5500万光年26万光年吸积率01☉年10??☉年喷流强度强(5000光年)弱(仅几光年)成像难度相对容易(质量大,阴影大)极难(质量小,阴影小)-原因:sgra的质量小,吸积率低,所以喷流弱,成像难度大——eht直到2022年才发布sgra的图像。

42类星体黑洞:宇宙的“灯塔”

类星体(asar)是更遥远的黑洞系统——它们的质量更大(10?-101?☉),吸积率更高(1-100☉年),所以亮度极高(超过整个星系)。

-联系:87黑洞是“邻近的类星体”

——它的喷流和吸积盘,与类星体的物理机制一致,只是规模更小;-意义:研究87,能帮助我们理解类星体的演化——类星体是宇宙早期的“活跃黑洞”

,而87是“成熟星系的安静黑洞”

五、广义相对论的“终极考试”

:从成像到引力波87黑洞的成像,不是广义相对论的“终点”

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