科學家測量「心跳黑洞」 結果挑戰現有理論

科學家測量「心跳黑洞」 結果挑戰現有理論 示意圖，圖為黑洞四周的冕區發出明亮的X射線。（NASA/Caltech-IPAC/Robert Hurt） 示意圖，圖為黑洞四周的冕區發出明亮的X射線。（NASA/Caltech-IPAC/Robert Hurt） 2025-08-25 18：41 中港台時間 人氣 1109 Facebook icon Line icon X icon Link icon Printer icon Font size icon 【大紀元2025年08月25日訊】（大紀元記者陳俊村報道）被命名為IGR J17091-3624的黑洞因為會發出劇烈和有節奏的明亮X射線脈衝而被暱稱為「心跳黑洞」（heartbeat black hole）。天文學家最近對該黑洞的測量結果挑戰了他們對黑洞附近物質變化的認知。 美國太空總署（NASA）指出，藉由該局的X射線偏振成像探測器（Imaging X-ray Polarimetry Explorer, IXPE），天文學家可以研究入射的X射線並測量偏振（polarization）。所謂偏振是光的一種特性，用於描述其電場的方向。 而偏振度是衡量這些振動對齊程度的指標。科學家可以利用黑洞的偏振度來確定冕區（corona）——黑洞四周的極熱磁化電漿（又稱等離子體）區域——的位置，以及它如何產生X射線。 今年4月，一個國際天文學家團隊利用IXPE測量了黑洞IGR J17091-3624的偏振度。其偏振度高達9.1%，遠高於他們基於理論模型的預期。 主導這項研究的英國紐卡素大學（Newcastle University）博士研究生尤英（Melissa Ewing）說：「黑洞IGR J17091-3624是一個非比尋常的光源，它的亮度變化如同心跳般劇烈，NASA的IXPE讓我們能夠以全新的方式測量這個獨特的光源。」 在X射線雙星系統中，像黑洞這樣密度極高的天體會從附近的來源（通常是鄰近的恆星）吸收物質。這些物質會開始旋轉，最後扁平化成一個旋轉的結構，稱為吸積盤。 冕區位於此吸積盤的內側區域，溫度可高達華氏18億度（約攝氏10億度），並輻射出極亮的X射線。這些極熱的冕區是天空中最亮的X射線來源之一。 儘管IGR J17091-3624中的冕區非常明亮，但它距離地球約2.8萬光年，對於天文學家來說，它仍然太小、太遙遠，難以捕捉它的影像。 IGR J17091-3624如此高的偏振度表明其冕區幾乎是從側面觀察到的，其結構看起來高度有序。然而，對IGR J17091-3624的其它觀測結果似乎與此不符，這讓天文學家感到不解。 天文學家嘗試以兩種不同的模型來解釋他們對IGR J17091-3624的觀測結果。其中一種模型認為，強大的風從吸積盤中噴出，即使不是從側面的角度，也能將X射線散射成偏振度更高的狀態。 另一種模型主張，該黑洞的冕區本身正以極快的速度向外移動，產生相對論的效應，增強了偏振度。 這兩種模型的模擬都重現了IXPE的結果，但每種模型都挑戰了長期以來有關黑洞環境的假設，顛覆了天文學家的認知。 這項研究的報告撰寫人之一、日本愛媛大學的研究員帕拉（Maxime Parra）表示，這些風是了解所有類型黑洞的成長過程最關鍵的缺失環節之一。 帕拉說：「天文學家可以期待未來的觀測能夠取得更令人驚訝的偏振度測量結果。」