原文標題：Lightning flashes from a black hole

原文來自：Max-Planck-Institut Gesellschaft     Posted: 2014. 11. 7

編譯：Melipal   審校：Linq 

MAGIC望遠鏡在星系IC 310中觀測到了一場短而強有力的輻射爆發(fā)。

英仙座的射電星系IC 310距離地球大約有2.6億光年。天文學(xué)家認為，它的中心存在一個特大質(zhì)量黑洞。這個黑洞噴出了一場極為強有力的伽瑪射線爆發(fā)，加那利（Canary）群島拉帕爾馬（La Palma）的MAGIC望遠鏡觀測到了它。這個輻射源展現(xiàn)出的輻射變化是研究者迄今在這樣的能段從河外源中觀測到的最快的。

出乎研究者意料的是，在爆發(fā)期間，測量到的IC 310星系核區(qū)域輻射強度在區(qū)區(qū)5分鐘內(nèi)發(fā)生了變化。而這個黑洞的事件視界（也就是時空的邊界面，在這之內(nèi)看不到任何事件）只是日地間距的3倍，也就是4.5億千米。光線至少需要25分鐘才能走過這樣的距離。

來自巴塞羅那高能物理研究所（IFAE）的朱利安·西塔雷克（Julian Sitarek）說：“任何天體都無法在短于光線穿越時標的時間里讓整個表面增亮?！倍鳰AGIC的發(fā)言人、來自慕尼黑馬普物理所的拉茲米克·米爾佐揚（Razmik Mirzoyan）補充道：“所以，發(fā)出伽瑪射線輻射的區(qū)域必須要比黑洞的事件視界小很多?！?/span>

不露風(fēng)頭的小星星：IC 310（如箭頭所示）是英仙星系團的一部分，該星系團由數(shù)千個星系系統(tǒng)組成。IC 310擁有一個活動星系核，在射電波段是一個強輻射源。

這意味著天文學(xué)家看起來使用MAGIC望遠鏡詳盡觀測了這個黑洞。但是IC 310中心區(qū)域的引力陷阱有什么特殊之處呢？

星系中心黑洞的質(zhì)量從太陽的數(shù)百萬倍到數(shù)十億倍不等。如果物質(zhì)落入了這些天體中，就會偶然在整個電磁波段上導(dǎo)致強有力的輻射爆發(fā)。這樣的活動星系核（AGN）會產(chǎn)生所謂的噴流，其中的氣體會以接近光速的速度被吹向宇宙中，就好像是從噴嘴中噴出的一樣。

英仙座的IC 310是此類AGN。早在2009年，費米衛(wèi)星與MAGIC望遠鏡就已經(jīng)在該星系系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了高能輻射。但是是什么導(dǎo)致了輻射時標超短的變化呢？

星系的假彩色圖像：上圖展示了伽瑪射線能段的IC 310。插圖是使用歐洲VLBI網(wǎng)在射電波段觀測到的，放大了星系的中心區(qū)域，展示了噴流的細節(jié)。等高線描述了噴流的結(jié)構(gòu)，它始于IC 310核心黑洞附近

研究者假設(shè)，IC 310核心的黑洞在快速自轉(zhuǎn)著，它的周圍包裹著磁場。馬普物理所的所長Masahiro Teshima說：“在極區(qū)，看上去存在強電場，它們將粒子加速到了相對論性速度，因此產(chǎn)生了高能輻射，最終在與低能粒子相互作用后，產(chǎn)生了快速變化的伽瑪射線。”

來自維爾茨堡（Würzburg）大學(xué)的卡爾·曼海姆（Karl Mannheim）說：“你可以將它想象為雷暴中的閃電。”沒過幾分鐘，閃電就會釋放積累在尺度與太陽系相當(dāng)?shù)膮^(qū)域內(nèi)的能量。在這樣的過程中，相對論性粒子（也就是速度接近光速的粒子）被拋射到了星系的外圍區(qū)域。

米爾佐揚說：“當(dāng)我們在高能段觀測黑洞時，我們看到的是星系核深處。可以說我們正在嘗試著直接觀測中心的結(jié)構(gòu)?！?/span>

輻射機制：旋轉(zhuǎn)的黑洞誘發(fā)了磁場（以紅線表示）。在磁場的極區(qū)（黃色區(qū)域）存在強烈的電場，這里將粒子加速到相對論性速度，因此產(chǎn)生了高能輻射，在與低能粒子相互作用后，產(chǎn)生了光變時標很短的伽瑪射線。

在埃菲爾斯伯格（Effelsberg）100米射電望遠鏡的幫助下，歐洲的VLBI網(wǎng)絡(luò)以極高的分辨率觀測過星系中心的噴流。來自波恩（Bonn）馬普射電天文所的愛德華多·羅斯（Eduardo Ros）說：“MAGIC與VIBI網(wǎng)之間的補充關(guān)系為我們提供了觀看這個龐大天體獨特的視角”

根據(jù)米爾佐揚的觀點，對IC 310的觀測提供了初步的證據(jù)，說明噴流是如何在黑洞附近形成的。而MAGIC的高靈敏度讓獲取這樣的結(jié)果成為了可能。對這樣的研究來說，它是最為合適的一架成像切倫科夫望遠鏡了。　

MAGIC坐落在加那利群島拉帕爾馬的穆查丘斯巖（Roque de los Muchachos）。該儀器由兩架望遠鏡組成，每架口徑為17米，也是世界上測量甚高能光子規(guī)模最大的儀器之一。它接收的是能量在25 GeV到50 TeV之間的宇宙伽瑪射線。中性伽瑪射線穿透地球大氣，會誘發(fā)次級粒子雪崩反應(yīng)，后者發(fā)出藍色的切倫科夫光。MAGIC通過拍攝切倫科夫閃光的立體圖像，研究著河內(nèi)外的輻射源。

望遠鏡系統(tǒng)是由龐大的歐洲合作組運營的，合作組成員包括來自德國、西班牙、意大利、瑞士、波蘭、芬蘭、保加利亞、克羅地亞以及印度和日本的大約160位研究者。

歐洲VLBI網(wǎng)是歐洲、中國與非洲的射電望遠鏡以及其他合作者之間的國際合作項目，合作者包括波恩的馬普射電天文所。

（全文完）