有名的M87 星系的中心正在喷出以接近光速行进的物质射流。
梅西耶 87 星系中心的黑洞被命名为 M87*，天文学家对它的观测已经很长时间了。 去年，事件视界望远镜拍摄到了 M87* 的图像，这是有史以来第一张黑洞图像。 该图像进一步增加了 M87* 的名气。
（事件视界望远镜合作）
M87 也称为 Virgo A 或 NGC 4486。它是一颗超巨椭圆星系位于处女座，距我们约 5300 万光年。 M87横跨约24万光年，比银河系还要大一点。
它被令人难以置信的 12,000 个球状星团包围，而银河系只有区区 200 个球状星团。与其他椭圆形星团一样，科学家认为 M87 通过合并而变得如此巨大。
M87*（M87 恒星）是位于 M87 中心的超大质量黑洞 (SMBH)，是所有 SMBH 中质量最高的黑洞之一。 它的质量大约是太阳的 65 亿倍。 M87* 距离我们 5500 万光年，发射出一股相对论性物质喷流，延伸到太空约 5000 光年。
几年前，哈勃望远镜在可见光和红外光下拍摄了一张著名的喷气机合成图像。
从 M87 中喷射出 5000 光年长的喷射流。 （美国宇航局/哈勃遗产团队/STScI/AURA）
天文学家多年来一直在不同波长下观察 M87* 的物质喷流：无线电、光学和 X 射线。 现在，钱德拉 X 射线观测首次表明，这股喷流的各个部分正在以超过 99% 的光速移动。
天体物理中心的拉尔夫·克拉夫特说：“这是第一次使用 X 射线数据记录黑洞喷流的如此极端的速度。” 哈佛大学与史密森学会 (CfA) 位于剑桥，新闻稿。 “我们需要钱德拉敏锐的 X 射线视觉来进行这些测量。”
卡夫最近在夏威夷檀香山举行的美国天文学会会议上展示了这些新结果。 结果还发表在题为“M87 X 射线射流中超光速运动的检测' 在里面天体物理学杂志。
喷气机产生的原因是什么？
像 M87* 这样的黑洞将银河系中心的物质吸引向它。 当物质接近时，它开始以一种称为“黑洞”的结构围绕黑洞旋转。吸积盘。 但这种物质并不一定会被吸进洞里。
只有一小部分落入太空，而其中一些则被弹射回太空。 喷射的材料呈喷射流或光束的形式，遵循磁场线。 这些喷流并不光滑、毫无特色：它们具有像钱德拉这样的天文台可以看到的团块或结。
天文学家对其中两个结特别感兴趣。 多年来，他们一直使用图像来追踪这些结的运动。 它们距离超大质量黑洞分别约 900 光年和 2,500 光年。
来自钱德拉天文台的 X 射线数据显示，这些结以令人难以置信的速度行进：最靠近中心的结是光速的 6.3 倍，而另一个结是光速的 2.4 倍。
等待。 没有什么比光速更快
但这是不可能的。 没有什么比光速更快。 当然，这是事实，所以这里肯定还有其他事情发生。
还有一个东西叫做“超光速运动”。
“牢不可破的物理定律之一是没有任何物体的运动速度能超过光速，”该研究的合著者、同样来自 CfA 的布拉德·斯尼奥斯 (Brad Snios) 说。 “我们没有打破物理学，但我们发现了一个称为超光速运动的惊人现象的例子。”
超光速运动涉及物体的速度及其相对于我们视线的路径。 当一个物体（在本例中为物质射流）以接近光速并靠近我们的视线移动时，它会产生一种称为超光速运动的错觉。
这是因为物质射流本身的传播速度几乎与它产生的光一样快。 由于 M87* 的喷射几乎正对着我们，因此它产生了这些明显不可能的速度。
（美国宇航局/维基媒体）
天文学家以前曾见过这些喷流以这样的速度移动，但从未在 X 射线下看到过。 这意味着他们从未确定是否是物质团本身以 99% 的光速移动。 它可能是冲击波而不是团块。
来自 M87* 的喷射流围绕磁场以螺旋模式移动，这有助于阐明喷射流的速度。 在 X 射线观测中，该研究背后的团队发现，观测速度最高（光速的 6.3 倍）的特征在 2012 年至 2017 年间衰减了 70% 以上。
这种衰落只发生在 X 射线中，而不是光学和紫外线中，并且可能是由于粒子在围绕磁场旋转时随着时间的推移失去能量造成的。
这种现象称为同步加速器冷却。 这意味着天文学家在不同时间看到来自相同粒子的 X 射线，这意味着他们观察到的不可能是波，而必须是射流本身中的粒子。
Snios 表示：“我们的工作提供了迄今为止最有力的证据，证明 M87* 喷流中的粒子实际上正在以接近宇宙速度极限的速度行进。”
钱德拉、EHT 和 M87*
在研究 M87* 时，钱德拉数据和事件视界望远镜可以很好地互补。 当 EHT 对黑洞周围的事件视界环进行成像时，这是一张六天的快照。
但钱德拉对喷气机的研究正在研究数百甚至数千年前从 M87* 喷射出的物质。
EHT 图像也比钱德拉成像的喷流小约 1 亿倍。
该研究的另一位合著者、美国联邦航空局的保罗·尼尔森（Paul Nulsen）说：“这就像事件视界望远镜正在给我们提供火箭发射器的特写视图，而钱德拉则向我们展示了飞行中的火箭。”
