□ 編譯 謝 懿

2013年十大太空故事

□ 編譯 謝 懿

2013年最大的太空事件，非“玉兔”登陸月球莫屬（本期雜志已有詳細(xì)介紹）。而放眼全球，又有哪些值得在歷史上留下印記的大事件呢？請隨我們一起慢慢回味。

在 2013年，天文學(xué)家們精化了宇宙的組成和年齡，發(fā)現(xiàn)有一個氣體云即將被我們銀河系中最大的黑洞吞食，而在俄羅斯的上空則有一顆巨大的流星發(fā)生了爆炸。

有了越來越大的望遠(yuǎn)鏡和越來越先進的探測器，天文學(xué)家們就能獲得越來越多有關(guān)宇宙以及其中天體的認(rèn)識。在過去的一年中，有許多案例佐證了這一相關(guān)性。下面將列出由美國《天文學(xué)》雜志的編輯所評選出的2013年十大太空故事。我們不會忘記在這一年出現(xiàn)了兩顆明亮的彗星以及百年一遇的流星爆炸——無疑對于空間科學(xué)而言，2013年是一個豐收年。

1.俄羅斯上空百年一遇的火流星爆炸

2013年2月15日上午9時22分，俄羅斯車?yán)镅刨e斯克的寧靜被驟然打破。就在此時有一顆直徑17～18米的流星闖進了地球大氣層。地球大氣層的摩擦使之減速并升溫，讓它變成了一個發(fā)光的火球。約35秒后，這顆流星在海拔高度為23千米處發(fā)生爆炸。它所產(chǎn)生的沖擊波震碎了窗戶、觸發(fā)了汽車報警器并且嚇壞了地面上的數(shù)十萬人。它所產(chǎn)生的碎片使得約1,000人受傷，所幸沒有致命。

這一流星體沿著太陽的方向、以較小的14°角進入地球大氣，因此幾乎不可能事先預(yù)警。其爆炸所釋放的能量相當(dāng)于44萬噸TNT炸藥，其碎片則散落在幾十平方千米的范圍之內(nèi)。對其碎片進行分析顯示，它屬于球粒隕石，是落到地球上最常見的隕石類型。

盡管2013年2月15日發(fā)生的這一事件很轟動，但這并不是它被選為這份榜單頭名的原因。相反，這一流星爆炸事件提醒了我們所有人，地球在宇宙中并不是孤立的。地球一直在與小天體發(fā)生碰撞。有時是一幢房子那么大的天體，就像2013年這一次，它會造成顯著的破壞。如果來犯的天體更大，破壞則會更加嚴(yán)重。

這也正是天文學(xué)家們想對直徑超過140米的近地天體登記造冊的原因。但是陽光會遮蔽位于其附近的小天體。車?yán)镅刨e斯克流星事件表明，人類需要更好的方法來發(fā)現(xiàn)和編目近地天體并做好應(yīng)對的預(yù)案。

美國宇航局計劃在2023年前往一顆小行星，對其進行采樣并將樣品送回地球。此后，它還公布了一個小行星俘獲任務(wù)。該任務(wù)的目的是在2020年前發(fā)射一個探測器，它將捕捉一顆直徑7～10米的小行星并將其運送到月球軌道。在那里，宇航員可以對它進行取樣探測。這一項目不僅將激勵新的載人航天技術(shù)，還將為改變近地天體的軌跡提供重要的信息。

2.超新星加速宇宙線

1912年，物理學(xué)家赫斯乘坐氣球飛到5,350米的高空，他發(fā)現(xiàn)在這一高度上的輻射比3,000米高的地方增加了4倍。這些宇宙輻射來自四面八方。在過去的幾十年中，科學(xué)家們已經(jīng)知道，宇宙線中的90%是高能質(zhì)子，電子和原子核則占據(jù)了其他的10%。然而，要找到這些粒子的源頭并搞清楚它們令人難以置信的能量來源則非常困難。

我們的銀河系具有磁場，而宇宙線粒子都帶有電荷——質(zhì)子和原子核帶正電，電子則帶負(fù)電。當(dāng)帶電粒子在磁場中運動時，其路徑會發(fā)生改變，因而很難追查其最初的源頭。

但天文學(xué)家們另辟蹊徑，發(fā)現(xiàn)了宇宙射線從何而來。一個快速運動的質(zhì)子（宇宙線的主要成分）與星際氣體中的一個質(zhì)子發(fā)生碰撞會產(chǎn)生一個被稱為中性介子的基本粒子。該粒子隨后會衰變成2個γ射線光子，每一個都具有中心值在6,750萬電子伏特的特定能量。γ射線光子是電中性的，因而不會受到磁場的影響。如果你能觀測到特定能量的γ射線，那么你就找到了宇宙線。

天文學(xué)家們已在超新星遺跡中尋找了這些特定的輻射。在超新星爆炸中，恒星外部層殼的物質(zhì)會飛離其核心，它們會壓縮和加熱周圍的氣體，形成激波。長期以來，科學(xué)家們推測，這些激波正是質(zhì)子間頻繁發(fā)生碰撞的區(qū)域，因此可能是超新星加速了宇宙線。但是一直沒找到有關(guān)的直接證據(jù)——特定能量的輻射。

2013年2月，天文學(xué)家們宣布發(fā)現(xiàn)了這些特定能量的輻射，從而證明超新星就是宇宙線的源頭。費米γ射線空間望遠(yuǎn)鏡觀測了超新星遺跡IC 443和W44，觀測到的能譜與中性介子衰變成γ射線的完美相符。

那么，超新星遺跡是如何把粒子加速到如此高的速度的呢？這是因為激波波前糾纏著磁場。這些磁場會把帶電粒子束縛在激波的周圍，使得它們在激波處來回震蕩。每一次的震蕩都會使得它們獲得一點點能量，如此往復(fù)幾千年之后，它們最終獲得了足夠的能量進而逃逸，開始在銀河系中傳播，成為了宇宙線。

在赫斯發(fā)現(xiàn)宇宙線之后一個世紀(jì)，科學(xué)家們終于搞清楚了它們的來源。但是，這并不意味著他們已經(jīng)徹底了解了這些無所不在的宇宙輻射。下一步是確定這一加速度過程的細(xì)節(jié)并研究宇宙線質(zhì)子的能量最高究竟能達到多少。

超新星遺跡W44。

3.尖端設(shè)備觀測早期宇宙

約138億年前，宇宙始于一個高溫高密的狀態(tài)，之后便一直在膨脹和冷卻。在早期的宇宙中，電子、質(zhì)子和光子會不斷地彼此碰撞。在約37萬年后，當(dāng)宇宙冷卻到了3,000開左右，電子和質(zhì)子開始結(jié)合，由此光子可在宇宙中暢通無阻地運動。在這一“最后散射時刻”的物質(zhì)分布會在漫天的輻射中留下印跡成為今天的宇宙微波背景。天文學(xué)家可以研究這一宇宙微波背景輻射來了解宇宙，因為它是在光與物質(zhì)分離時所形成的。

幾十年來科學(xué)家們一直在分析宇宙微波背景這個寶庫，每一架新的望遠(yuǎn)鏡都能告訴我們更多有關(guān)宇宙的細(xì)節(jié)。最近，普朗克衛(wèi)星對宇宙微波背景進行了測量，揭示了宇宙的特性。“普朗克”發(fā)射于2009年5月，在2013年3月公布了其第一幅全天宇宙微波背景觀測結(jié)果圖，根據(jù)這一觀測結(jié)果，宇宙包含了4.9%的普通物質(zhì)（如恒星，氣體和行星），26.8%的暗物質(zhì)（一種不可見的質(zhì)量）以及68.3%的暗能量（驅(qū)動宇宙加速膨脹的神秘的力量）。

天文學(xué)家們還使用了“普朗克”的數(shù)據(jù)研究了宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)。宇宙微波背景中的光子需要花數(shù)十億年的時間才能到達我們，它所經(jīng)過的每一樣?xùn)|西的引力都會使得它的路徑發(fā)生非常微小的彎曲。通過分析宇宙微波背景的這一“引力透鏡”可以給出從最后散射時刻到現(xiàn)在宇宙中所有物質(zhì)（包括普通物質(zhì)和和暗物質(zhì)）的分布。

“普朗克”的科學(xué)家們希望在2014年中釋放其下一批的數(shù)據(jù)并給出宇宙微波背景中另一個更加難以測量的量——偏振。宇宙微波背景中的光波并不是沿著隨機的方向振動的。相反，它們會遵照兩種模式：E?；駼模。當(dāng)宇宙微波背景光子與宇宙中的電子發(fā)生碰撞時，它們會以一個特定的方向被散射，這被稱為E模。然而，B模偏折的信號則小得多，從而更難被觀測到。一種類型的B模偏振來自宇宙誕生之后不久超高速膨脹期（即暴脹）中的引力擾動。

已運轉(zhuǎn)近7年的南極望遠(yuǎn)鏡正在尋找這些偏振信號。它于2013年7月22日宣布在宇宙微波背景中發(fā)現(xiàn)了因引力透鏡而導(dǎo)致的B模偏振。雖然這并非是天文學(xué)家們一直在尋找的暴脹所留下的印跡，但它仍然是該研究領(lǐng)域一個重要的里程碑，它表明科學(xué)家們正在越來越深入地了解宇宙微波背景。

精密測量宇宙微波背景輻射的南極望遠(yuǎn)鏡。版權(quán)：Jeff McMahon。

4.“好奇”號發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)宜居的火星環(huán)境

從工程上講，2012年8月6日“好奇”號火星車登陸火星表面是一件非常復(fù)雜的事情。降落到這顆紅色行星之上本身就是一個令人印象深刻的壯舉，但接下去的事情則讓人喜出望外。2013年2月8日它鉆探了第一塊巖石，采集了其中的物質(zhì)樣本并對它們進行了化學(xué)和礦物學(xué)分析。對鉆探出粉末的礦物學(xué)分析發(fā)現(xiàn)了蒙脫石粘土，這佐證了火星早期擁有液態(tài)水的環(huán)境，而且這其中的水酸堿性都不高也不太咸。化學(xué)分析則檢測出了生命所需的所有主要元素：硫、氮、氧、磷和碳。因此，憑借其鉆取的第一個樣本，“好奇”號就證明火星曾經(jīng)擁有一個宜居的環(huán)境。

此外，它還發(fā)現(xiàn)了其他表明曾有液態(tài)水在火星上流淌的證據(jù)。這其中就包括了與地球河床上極為相似的鵝卵石和沙子。根據(jù)嵌在礫巖中礫石的形狀，可以計算出水的深度和流速。結(jié)果顯示其流速與步行的速度相當(dāng)，差不多每秒1米，其深度則從沒過腳踝到及腰深不等。

目前“好奇”號正在駛向其所著陸的環(huán)形山中央峰的頂端。它的發(fā)現(xiàn)將會繼續(xù)激發(fā)行星科學(xué)家和公眾的熱情。

5.彗星照亮夜空

人人都喜歡明亮的彗星。它在天空中會造就出夢幻般的景象，讓整個世界為之敬畏，并為研究早期太陽系提供了一個研究樣本。相比其他天體，彗星能更有效地激發(fā)起大眾對天文學(xué)的興趣，這也使得在2013年出現(xiàn)的兩顆明亮的彗星——全景巡天望遠(yuǎn)鏡和快速反應(yīng)系統(tǒng)彗星（C/2011 L4）和光科網(wǎng)彗星（C/2012 S1，ISON）——因此成為了全世界的人們競相觀看的目標(biāo)。

雖然光科網(wǎng)彗星（也稱艾森彗星）被譽為2013年的年度彗星，但占據(jù)2013年春季頭條的卻是另一顆彗星。它就是由全景巡天望遠(yuǎn)鏡和快速反應(yīng)系統(tǒng)在2011年6月5～6日發(fā)現(xiàn)的C/2011L4，又稱泛星彗星。2013年3月10日該彗星從距離太陽4,500萬千米處飛過，當(dāng)時南半球的觀星者有著比北半球更好的視角。泛星彗星的亮度最高達到了0.6等。雖然在夜空中是一個非常漂亮的天體，但它的亮度仍只有光科網(wǎng)彗星預(yù)期峰值的1/2,300。

大多數(shù)彗星都起源自奧爾特云，它距離太陽20,000～100,000個天文單位，含有數(shù)萬億顆彗星。當(dāng)它們中的一個進入內(nèi)太陽系時，太陽的輻射會使之升溫，其所含的冰會直接升華成氣體。隨著其周圍氣體云——彗發(fā)——的膨脹，彗星就會增亮。

11月28日，ISON經(jīng)過近日點，可惜它未能挺過最接近太陽的地獄時刻，最終被太陽的引力撕碎而“死亡”。美國宇航局戈達德空間飛行中

愍瞇鏍嚇卦朱×梢眾Bmfy!Zpvoh優(yōu)竅伴

“盡管我們目前尚無法確定ISON彗星解體的確切時間，但我們的確可以確認(rèn)的是，這顆彗星已經(jīng)不復(fù)存在了?，F(xiàn)在剩下的只是一堆破碎之后留下的碎屑物質(zhì)?！?/p>

而另一顆彗星LoveJoy則給了大家一個小驚喜，成為近期的星空看點之一。無論如何，彗星絕對是2013年的科技關(guān)鍵詞之一。

6.“開普勒”失靈

2009年3月6日開普勒空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空，旨在尋找太陽系外的類地行星。在近4年的時間里，它一直凝視著約160,000顆恒星，來探測它們亮度微小的降低。這些亮度的微小降低可能是由于一顆行星從其前方經(jīng)過遮擋其光線所造成的，即凌星事件。在“開普勒”的數(shù)據(jù)中，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了約3,500顆行星候選體，到目前為止已經(jīng)確認(rèn)了156顆行星。

遺憾的是，“開普勒”所收集的數(shù)據(jù)并不足以能提供更多有關(guān)太陽系外行星的深層次信息。2012年7月，它的四個反應(yīng)輪中一個失靈。反應(yīng)輪至關(guān)重要，正是它保持著“開普勒”的精確指向。使用3個反應(yīng)輪仍能讓“開普勒”始終對準(zhǔn)同一天區(qū)，但2013年5月又一個反應(yīng)輪失靈?！伴_普勒”的科學(xué)家試圖修復(fù)一個失靈的反應(yīng)輪，但無濟于事。2013年8月15日，科學(xué)家們宣布“開普勒”發(fā)現(xiàn)太陽系外行星的時日已經(jīng)結(jié)束，他們正在考慮把它用于其他研究。

在“開普勒”失靈之前，天文學(xué)家們已經(jīng)在它的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了多行星系統(tǒng)和地球大小的行星。他們還對所觀測的恒星有了更多的了解。恒星亮度的變化并不一定都源自行星對其的遮擋。恒星黑子、恒星耀斑以及恒星內(nèi)部的脈動也會導(dǎo)致其輻射的變化。利用“開普勒”的數(shù)據(jù)，通過研究這些變化，科學(xué)家們測定了數(shù)千顆恒星的年齡和大小。

科學(xué)家們至少需要三次亮度降低才能將其視為擁有行星的候選恒星。因此，如果有一顆地球大小的行星在其表面可以有液態(tài)水存在的距離上環(huán)繞一顆類太陽恒星轉(zhuǎn)動的話，將至少需要3個地球年的數(shù)據(jù)來看到3次凌星事件。“開普勒”的數(shù)據(jù)中仍有半數(shù)尚未被分析，許多行星可能還隱藏在其中。所以，盡管“開普勒”已經(jīng)無法再收集太陽系外行星的數(shù)據(jù)了，但這并不意味著來自“開普勒”的發(fā)現(xiàn)就會戛然而止。

7.銀心黑洞撕裂氣體云

2011年底，天文學(xué)家們宣布，他們發(fā)現(xiàn)了一個質(zhì)量僅相當(dāng)于3個地球的特殊天體正在接近銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞。這個天體當(dāng)時似乎正在遠(yuǎn)離地球，徑直朝銀心黑洞人馬座A*沖去。

在測量了該天體的溫度為550開之后，該天體被判定為一個氣體塵埃云，稱為G2，而非一顆恒星（由于中央的核聚變，恒星的表面溫度至少是這個數(shù)值的3倍）?？茖W(xué)家們計算發(fā)現(xiàn)G2會在2013年夏天最靠近人馬A*。

人馬A*在一個大小約為太陽18倍的區(qū)域中擁有約430萬個太陽的質(zhì)量。在這么小的區(qū)域中塞入這么多的物質(zhì)會使得時空結(jié)構(gòu)發(fā)生極端的扭曲，任何從這個黑洞附近經(jīng)過的東西都會感受到它強大的引力。G2會從距離人馬A*130個天文單位的地方經(jīng)過，但后者的引力甚至遠(yuǎn)在這個距離之外就開始撕扯它了。如果它是一顆恒星的話，在整個過程中它自身就會具有足夠的引力來讓自己全身而退。

從2013年4月起，天文學(xué)家們便開始監(jiān)測銀心黑洞強大的引力對這團小氣體云的影響。結(jié)果顯示，G2的前端已經(jīng)繞過了黑洞的遠(yuǎn)端，現(xiàn)在正在向地球方向運動?？茖W(xué)家們通過分析其所發(fā)出的光就能知曉這一點。當(dāng)它遠(yuǎn)離我們的望遠(yuǎn)鏡時，它所發(fā)出的光看上去會更紅；而當(dāng)它在朝向我們的望遠(yuǎn)鏡運動時，它發(fā)出的光就會偏藍(lán)。計算機模擬表明人馬A*的引力會在一年的時間里一直撕扯G2直到它被撕碎。

天文學(xué)家們很少有機會能目睹超大質(zhì)量黑洞撕扯途經(jīng)的物質(zhì)，因此把大量的儀器設(shè)備對準(zhǔn)了G2。因為其他的超大質(zhì)量黑洞都極為遙遠(yuǎn)——距離我們第二近的位于約250萬光年之外的仙女星系中——地面上的望遠(yuǎn)鏡不具備能看清它們周圍物質(zhì)細(xì)節(jié)所需的分辨率。這些相互作用可以告訴天文學(xué)家們有關(guān)黑洞周圍環(huán)境的信息，那里正是極端物理過程發(fā)生的地方。

8.解開輻射帶的奧秘

地球的磁場可以阻攔來自太陽的高能粒子，把它們送入兩個環(huán)繞地球的環(huán)狀帶中。其內(nèi)帶的范圍是從距地表上方600千米到6,400千米，隨著時間的推移它能維持相對穩(wěn)定的形態(tài)。它的外部區(qū)域則始于地表之上約13,000千米處，可以一直延伸到64,000千米遠(yuǎn)；其形狀和強度在幾小時到數(shù)天的時間尺度上會發(fā)生變化。這些區(qū)域被稱為范艾倫帶，以1958年發(fā)現(xiàn)它們的科學(xué)家命名。

科學(xué)家們于2012年8月發(fā)射了兩個范艾倫帶探測器來對其進行研究，進而了解為什么被束縛在其中的粒子會具有這么高的能量。這兩個完全相同的探測器在各自的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動，它們會經(jīng)過范艾倫帶中的不同區(qū)域進而比較和測量其中輻射的變化情況。在它們最靠近地球的時候，距離地表只有600千米；當(dāng)它們距離地球最遠(yuǎn)時，可以達到37,000千米。

就在開始工作之后幾天，這兩個探測器就在兩個范艾倫帶之間發(fā)現(xiàn)了第三個輻射帶。這一新的輻射帶從2013年9月3日一直持續(xù)存在到了10月1日。當(dāng)有物質(zhì)從太陽上被拋射出時，它們會形成一道激波。當(dāng)該激波擊中地球磁場的時候，它會擾亂外部的范艾倫帶，把粒子推送到第三個臨時的輻射帶中。由于能量太高無法被拋射或者散射掉，它們會逗留在新的輻射帶中，自然而然地形成等離子體波。當(dāng)太陽在4個星期后又產(chǎn)生了一波風(fēng)暴之后，它就破壞了這個臨時的輻射帶。

范艾倫探測器還目擊了范艾倫帶中的能量振蕩，從而幫助科學(xué)家解決了一個長期存在的問題：究竟是地球磁場之外的過程還是范艾倫帶內(nèi)的機制把其中的電子和質(zhì)子加速到了接近光速的速度？范艾倫探測器的一大任務(wù)就是區(qū)分這兩種可能性。2012年10月8日和9日，它們在范艾倫帶測量到了中間最高且向內(nèi)外兩側(cè)遞減的能量分布。這一觀測結(jié)果與加速能源來自范艾倫帶內(nèi)部相符。

盡管范艾倫探測器無法確定具體是什么東西把粒子加速到了這么高的能量，但科學(xué)家們認(rèn)為穿過范艾倫帶的輻射波可能是其中的原因。這一能量升高可能會導(dǎo)致地球衛(wèi)星上的電子設(shè)備遭到嚴(yán)重破壞，這也正是人造衛(wèi)星的軌道都遠(yuǎn)離范艾倫帶的原因。了解是什么機制把粒子加速到超過光速的99%將有助于科學(xué)家們預(yù)言類似的能量振蕩會何時發(fā)生進而更有效地來保護地球衛(wèi)星。

9.“旅行者”1號進入星際空間

在就“旅行者”1號是否越過了太陽的日球?qū)訝幷摿?年之后，科學(xué)家們于2013年9月12日宣布位于126個天文單位（1天文單位等于地球到太陽的平均距離）處的“旅行者”1號已身處星際空間中。不僅如此，“旅行者”1號其實在2012年8月25日就已越過了這一邊界。

太陽的磁場、粒子風(fēng)以及輻射形成了一個可以阻擋銀河系星際介質(zhì)入侵的保護罩。位于這個日球?qū)油鈬膭t是終端激波和太陽風(fēng)層頂?！奥眯姓摺?號于2004年穿過了終端激波，“旅行者”2號越過終端激波的時間則在2007年。

在2012年7～8月，“旅行者”1號發(fā)現(xiàn)來自銀河系的高能量宇宙線在增多，而來自太陽的粒子則在減少。不過，它并沒有探測到磁場方向的變化——科學(xué)家們相信這是“旅行者”1號已越過太陽風(fēng)層頂進入星際空間的確鑿證據(jù)。由此，其團隊一致認(rèn)為它當(dāng)時正處于一個過渡性的磁場通道中。

要是于1980年就已經(jīng)停止工作的等離子體科學(xué)儀器仍在運轉(zhuǎn)的話，它可以在2012年就解決這個問題。然而，直到2013年4月9日等離子波子系統(tǒng)設(shè)備才獲得了有說服力的證據(jù)。它發(fā)現(xiàn)從當(dāng)天到5月22日“旅行者”1號周圍的等離子體一直存在強烈的振蕩。

根據(jù)這些測量結(jié)果，科學(xué)家們獲得了“旅行者”1號周圍電子的密度，發(fā)現(xiàn)它當(dāng)時必定位于太陽風(fēng)層頂之外，因為當(dāng)時測得的電子密度比太陽風(fēng)層頂中預(yù)期的電子密度高了近80倍。當(dāng)他們回顧以前的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)從2012年10月23日至11月27日也出現(xiàn)了稍弱的振蕩。將這兩個次振蕩進行比較，天文學(xué)家就可以計算出等離子體環(huán)境隨著到太陽的距離是如何變化的。綜合“旅行者”1號每年向外運動約3.58個天文單位的信息，天文學(xué)家們由此得出結(jié)論，它在2012年8月25日就已進入了星際空間。

2013年獲得的數(shù)據(jù)顯示“旅行者”1號已于2012年8月25日進入星際空間。版權(quán)：NASA/JPL

“旅行者”1號的天文學(xué)家們很謹(jǐn)慎，只說“它已進入了星際空間”，而非“它已經(jīng)離開了太陽系”。這兩者是有明顯區(qū)別的：太陽的引力實際上可以延伸到更遠(yuǎn)得多的地方并束縛住距離太陽10萬個天文單位處奧爾特云中的彗星。以目前的速度，“旅行者”1號大約還需要28,000年才能離開太陽系。

1 0.黑洞會射出相似的噴流

黑洞具有極端的引力和密度，而它們周圍的環(huán)境則為科學(xué)家們提供了天然的物理學(xué)實驗室。這些致密的天體有著迥異的質(zhì)量，從幾倍到到幾十倍于太陽的恒星質(zhì)量黑洞，再到位于星系中心數(shù)百萬到數(shù)十億倍于太陽的超大質(zhì)量黑洞。在黑洞的周圍有著由高溫氣體所組成的盤而其中還夾雜著糾纏的磁場，沿著垂直于這個盤的方向會射出由近光速運動的粒子所組成的相對論噴流。盡管天文學(xué)家們還不確切知道到底是什么過程制造并驅(qū)動了這些噴流，但是有研究表明由噴流向周圍環(huán)境所注入的能量與該黑洞的質(zhì)量成正比。

天文學(xué)家已經(jīng)目睹了數(shù)百個因大質(zhì)量恒星坍縮成黑洞而射出的噴流，被稱為γ射線暴，以及數(shù)百個來自大型星系中心超大質(zhì)量黑洞所射出的噴流，被稱為活動星系核。他們也通過計算機對噴流的行為進行了模擬。新的研究所給出的信息將有助于科學(xué)家們搞清楚相對論性噴流產(chǎn)生的機制。

為此，天文學(xué)家研究了數(shù)百個指向地球的噴流，其中54個來自γ射線暴，另有234個來自活動星系核。他們測量了這288個噴流的光度，由此可以確定其中由光子所攜帶的能量有多少。進而，可以估計出高速運動的粒子所攜帶的能量以及噴流向周圍環(huán)境所注入的“動能”有多少。

天文學(xué)家分析了這288個恒星質(zhì)量和超大質(zhì)量黑洞系統(tǒng)中光度和動能之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)它們表現(xiàn)出了相同的特性。噴流的總能量中有3%～15%是以輻射的形式所出現(xiàn)的。

因此，雖然科學(xué)家們并不清楚究竟是什么物理機制驅(qū)動了噴流，但它在質(zhì)量差距懸殊的黑洞身上卻遵循著相同的規(guī)律。

從星系M87中心噴射出的高速噴流。版權(quán)：NASA/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)。

（責(zé)任編輯 李鑒）