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第148章 GRO J0422+32
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023年,我们用钱德拉x射线望远镜捕捉到喷流边缘的“结”(knots)——这些是粒子密度较高的区域,每10年移动0.1光年,证明喷流在“缓慢消散”。

“这些‘结’像宇宙沙漏,”安娜说,“沙子(粒子)从黑洞喷出来,漏完需要1万年——我们能看到它‘漏’了一半,却不知最初有多少沙子。”

3. “喷泉转向”的引力扰动

喷流的方向并非一成不变。2021年,ALA射电望远镜发现喷流在传播0.5光年后发生了5度偏转——这是伴星引力“拉扯”的结果。“伴星像调皮的孩子,偶尔拽一下喷流的‘尾巴’,”卡洛斯笑称,“虽然偏转很小,却证明喷流并非‘硬邦邦’的管道,而是‘软绳子’,会和周围环境互动。”

三、与伴星的“引力羁绊”:恒星的“瘦身计划”与黑洞的“进食节奏”

GRo J0422+32的“双人舞”,远非简单的“引力绑定”。这颗K型伴星正经历“瘦身计划”——每秒损失10亿吨气体(相当于地球质量的万亿分之一),而黑洞则在“进食节奏”中调整体态,两者的互动像一场微妙的“宇宙谈判”。

1. 伴星的“气体流失”账单

通过哈勃太空望远镜的紫外观测,我们算清了伴星的“瘦身账单”:它的大气外层(占质量0.1%)正以“星风”形式流失,其中80%被黑洞吸积,20%逃逸到星际空间。“这像人减肥时掉的头发,”我说,“大部分被黑洞‘捡走’,小部分随风飘走。”

更惊人的是,伴星的“瘦身”加速了它的老化。失去气体后,核心氢聚变反应增强,表面温度升高了500c,预计在1亿年后膨胀成红巨星——届时,它会彻底“喂饱”黑洞,然后被吞噬。

2. 黑洞的“进食节奏”调控

黑洞并非“狼吞虎咽”,而是“细嚼慢咽”。它的吸积盘存在“反馈机制”:当气体流过强时,辐射压会将部分气体“推”回伴星;当气体流过弱时,磁场会“拉”拽伴星大气补充。“这像智能电饭煲,”安娜比喻,“自动调节火候,不让饭煮糊。”

2023年的观测显示,黑洞的“进食节奏”正变得紊乱——吸积盘内边缘的转速时快时慢,像得了“心律不齐”。“可能是伴星老化的气体流不稳定,”卡洛斯推测,“未来10万年,它可能会进入‘暴食期’,亮度再次暴涨100倍。”

3. “双星系统”的终极命运

这对“舞伴”的结局早已注定:10亿年后,伴星膨胀成红巨星,外层气体被黑洞彻底吸干,只剩核心(白矮星);再过10亿年,白矮星也会被黑洞吞噬,最终只剩一个“孤独的黑洞”,在宇宙中漂流。“这像一场宇宙婚姻,”我感慨,“从热烈相爱到互相消耗,最终归于孤独。”

四、质量间隙的“宇宙谜题”:挑战与启示

GRo J0422+32的3-5倍太阳质量,像一把钥匙,可能打开“质量间隙”的秘密大门。它究竟是小黑洞,还是超重中子星?这个问题的答案,将颠覆我们对致密天体的认知。

1. “小黑洞”的证据链

支持“小黑洞”的证据有三:

喷流功率:它的喷流功率是已知中子星的100倍,只有黑洞能在如此小的质量下产生如此强的喷流;

x射线光谱:光谱符合“薄吸积盘模型”(黑洞的典型特征),而非中子星的“厚吸积盘模型”;

引力红移:吸积盘内边缘的光谱线因黑洞引力发生红移(波长变长),符合广义相对论预言。

2. “超重中子星”的可能性

但“超重中子星”假说也有市场:

质量间隙的不确定性:奥本海默-沃尔科夫极限(中子星质量上限)并非绝对,某些致密物质可能在3-5倍太阳质量下仍保持稳定;

夸克星猜想:若中子星内部的中子分解为夸克(构成物质的更小单元)

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