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暗物质可以放大贪婪地吞噬的超大质量黑洞的喷流

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暗物质可以放大贪婪地吞噬的超大质量黑洞的喷流



插图显示了一架喷射机从正在供给的超大质量黑洞中喷出
插图显示了一架喷射机从正在供给的超大质量黑洞中喷出
(图片来源:Robert Lea(使用 Canva 创建))

天文学家发现,从遥远的超大质量黑洞以近光速喷出的等离子体射流正被看不见的暗物质团块引力透镜化。这一发现可以告诉我们称为中微子的宇宙“幽灵”粒子的来源。

超大质量黑洞 问题是为一种类型提供动力 类星体 称为耀变体。所有类星体都包含超大质量黑洞,周围环绕着大量黑洞赖以生存的物质。未被这些盛宴的宇宙泰坦消耗的物质被引导到黑洞的两极,从那里以等离子射流的形式喷出。一个 布拉扎尔 一般来说,它与类星体不同,因为它喷出的射流是直接射向地球的。耀变体,就像这项研究的核心,被命名为 PKS 2233-148,长期以来一直被认为是爆炸中微子的宇宙粒子加速器。

中微子 它们得到了幽灵般的绰号,因为它们不带电荷,质量也很小,这意味着每秒有 100 万亿个它们可以穿过你的身体,而你却毫无察觉。这使得它们很难被检测到并追溯到源头。这种引力透镜耀变体可以帮助搜寻,最终证明耀变体正在宇宙中充满宇宙幽灵。

德国马克斯·普朗克射电天文研究所的西尔克·布里岑说:“这些大型喷流是宇宙加速器,可能会产生中微子。” Phys.org。 “我们研究它们是为了寻找任何可能有助于我们更好地了解中微子发射的特性。”

布拉扎尔喷气式飞机接受宇宙航向修正

天文学家长期以来对 PKS 2233-148 很感兴趣,认为这种耀变体可以巩固中微子和供给超大质量黑洞的喷流之间的联系。这是因为它的一根极地喷流沿着我们从地球看去的视线排列。

Britzen 和同事重新审视了地球上的甚长基线阵列 (VLBA) 对 PKS 2233-148 的观测,该阵列是 费米太空望远镜,它用伽马射线观察了耀变体,以及斯威夫特太空天文台上的 X 射线仪器。


尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台的可视化。

雨燕号航天器在 X 射线中观察到 PKS 2233-148 的插图。 (图片来源:美国宇航局)

这揭示了 PKS 2233-148 喷气机的运动如何随时间变化,揭示了迄今为止隐藏的细节,包括这架耀变喷气机突然偏离其预期路径的事实。

布里岑说:“我们很高兴在喷流以及伽马射线光变曲线中发现了尚未发现的现象。”

是什么导致了这次宇宙航向修正?最早预测的一个现象是 阿尔伯特·爱因斯坦 早在 1915 年,还有一群看不见的宇宙最奇怪的东西, 暗物质

什么是引力透镜效应以及暗物质如何引起它?

的概念 引力透镜效应 源自爱因斯坦的万有引力理论, 广义相对论。广义相对论指出,带有物质的物体会扭曲空间结构,就像放置在拉伸橡胶板上的保龄球一样。重力是由该曲率产生的。

正如炮弹比保龄球对假设的橡胶板造成的凹痕更大一样,质量更大的物体也会在空间中引起更极端的扭曲;其引力影响更大。

当光线穿过这个扭曲的空间时,会发生一些很酷的事情;它通常笔直的路径是弯曲的。这意味着,当来自背景源的光穿过充当引力透镜的巨大前景物体时,它会在不同时间到达我们的望远镜,这意味着背景源被放大,或者在极端情况下,可能会出现在同一图像的多个位置。

在本例中,正在透镜化的是 PKS 2233-148 的射流。但没有任何质量巨大的物体,如星系或星系团,可以在正确的位置看到进行透镜效应。这使得透镜体有可能是根本看不见的东西。暗物质符合要求。


引力透镜如何工作的图表(未按比例)。

插图显示了引力透镜背后的基本原理 (图片来源:NASA、ESA 和 L. Calçada)

暗物质实际上是不可见的,因为它不 直接地 与电磁辐射或光相互作用。换句话说,暗物质不发光,光也不会从暗物质上反射。这意味着即使是大到足以发挥引力透镜作用的团块也将无法被探测到。但这并不意味着光不能对暗物质引起的空间曲率做出反应,就像它对任何由“普通”物质组成的物体(如恒星或星系)引起的曲率做出反应一样。

与任何引力透镜装置一样,由这团暗物质引起的 PKS 2233-148 射流的透镜效应需要精确对准,这意味着它只是暂时的。

“因为这些都是短期现象,所以很难发现,”布里岑说。 “这是我们第一次发现可能暗示暗物质子结构的透镜现象。”

布里岑和同事现在希望找到其他类似的透镜事件,以进一步巩固耀变体和太阳系之间的联系。 中微子工厂。

该团队的研究成果于7月31日发表在期刊上 皇家天文学会月度通知。

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