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第148章 GRO J0422+32
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宙喷泉”的传奇,最终明白:宇宙的“异常”从不是错误,而是改写教科书的序章。

一、吸积盘的“宇宙磨坊”:气体坠落的“能量狂欢”

GRo J0422+32的x射线“尖叫”,源头是它中心的“宇宙磨坊”——吸积盘。这颗质量3-5倍太阳的致密天体(暂称“小黑洞”),像一台永不停歇的磨坊,将伴星“喂”来的气体碾磨成炽热的等离子体,释放出毁天灭地的能量。

1. “气体流”的精准投喂

伴星是一颗橙红色的K型恒星,质量0.8倍太阳,正以10.4小时为周期绕小黑洞旋转。它的外层大气被黑洞引力“撕”成螺旋状的气体流,像漏勺里的水滴般坠向吸积盘。“这像给磨坊送原料,”卡洛斯比喻,“气体流的速度、角度稍有偏差,磨坊就会‘卡壳’——但GRo J0422+32的投喂精准得像钟表。”

2023年,我们用Gtc的光谱仪观测到气体流的“精细结构”:它由三股子流组成,每股速度差10公里\/秒,在吸积盘外缘形成“三叶草”图案。“这三股流像接力赛,”参与分析的博士后安娜说,“第一股‘破冰’(推开盘内气体),第二股‘填料’(补充物质),第三股‘润滑’(减少摩擦),让吸积盘转速稳定在每秒5000公里。”

2. “磨盘升温”的物理魔法

气体进入吸积盘后,因摩擦生热的温度堪称“宇宙奇观”:内边缘(距离黑洞仅30万公里,相当于水星到太阳的距离)温度达1亿c,外边缘也有100万c。这种“梯度升温”像烤面包,外层“微焦”,内层“焦糊”,释放出从红外到x射线的全波段辐射。

“看这个铁Ka线!”卡洛斯放大光谱,“铁原子在1亿c高温下被电离,电子跃迁时释放的x射线特征线,宽度反映了吸积盘内边缘的转速——现在它每秒转5000圈,比三年前快了1000圈!”这说明黑洞正在“加速进食”,可能因伴星大气膨胀(恒星老化导致),气体流增强了。

3. “磨坊故障”的亮度暴动

1992年的“亮度暴涨1000倍”,正是吸积盘的“故障时刻”。当时,伴星被一颗路过的恒星引力扰动,大气像被挤爆的气球般喷出大量气体,瞬间涌入吸积盘。“这像往磨坊里倒了整袋黄豆,”我回忆,“磨盘被卡住,气体在盘内堆积、压缩,温度骤升到10亿c,x射线像火山喷发般爆发。”

模拟显示,这种“故障”每10万年才会发生一次,却让我们第一次看清吸积盘的“承压极限”——它能在一小时内“消化”相当于月球质量的气体,效率比人类最先进的核反应堆高100亿倍。

二、喷流的“宇宙喷泉”:近光速粒子的“死亡之舞”

如果说吸积盘是“磨坊”,喷流就是它“吐”出的“工业废料”——两束以0.8倍光速喷射的等离子体流,像宇宙喷泉般冲向虚空,长度达1光年。这些粒子在喷流中“跳舞”,最终消散在星际空间,却留下了黑洞存在的铁证。

1. “磁场管道”的定向喷射

喷流的形成依赖“磁场管道”。吸积盘的内边缘磁场像螺旋楼梯,将带电粒子(电子、质子)“推”向黑洞自转轴方向,形成两束对称的喷流。“这像用吸管喝奶茶,”安娜比喻,“磁场是吸管的‘螺旋纹路’,把粒子‘吸’进管道,再从两端‘喷’出来。”

2022年,甚大天线阵(VLA)的射电观测揭示了喷流的“分层结构”:核心是高能电子(占能量90%),外层是质子和中子,最外侧裹着磁场“鞘”。“核心电子像‘子弹’,质子像‘弹壳’,磁场鞘像‘枪托’,”卡洛斯说,“三者配合,才能让喷流在1光年外仍保持凝聚。”

2. “粒子衰老”的辐射信号

喷流中的粒子并非永恒。它们在飞行中与星际气体碰撞,产生同步辐射(射电波段)和逆康普顿散射(x射线波段),像“衰老”的生物发出最后的“叹息”。2

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