第二篇:人马座V4641的“魔术进阶”——1600光年外的喷流新舞步
2024年4月的一个凌晨,南非萨瑟兰天文台的警报器突然尖叫。马克盯着屏幕上V4641的X射线曲线,瞳孔骤缩——那条代表辐射强度的红线正以每分钟20%的速度飙升,像被点燃的导火索。“第三次爆发预警!”他对着视频会议里的团队喊,屏幕那头,研究生莉莉的咖啡杯“啪”地掉在地上,“这次喷流可能要‘变新花样’!”
这个被马克称为“近邻魔术师”的黑洞,在沉寂5年后再次“登台”。1600光年外的它,正用喷流上演一场“进阶魔术”:不再是1999年那道简单的“超光速弧线”,而是分叉、摆动、甚至“回头”的复杂轨迹,像宇宙用等离子体在天幕上画一幅动态抽象画。
一、喷流的“新舞步”:分叉与摆动的视觉盛宴
2024年4月15日,V4641的喷流如期“登场”。但与1999年的“单刀直入”不同,这次射电望远镜(ALMA+EVLA)捕捉到的图像里,喷流竟像树枝般“分叉”了——主喷流保持0.9倍光速直冲星际空间,旁边却分出一股“小支流”,以45度角斜向喷射,速度仅0.3倍光速。“这像魔术师突然变出两根魔术棒,一根耍得飞快,一根慢悠悠画圈。”马克指着动态图像解释。
更神奇的是“摆动”。接下来的72小时里,分叉的喷流像被无形的手操控,主喷流方向从正对地球偏转到30度角,小支流则像钟摆般左右摇晃,幅度达15度。“这不是随机抖动,”莉莉翻着光谱数据,“摆动周期每6小时重复一次,和伴星的轨道周期(3天)对不上,倒像是黑洞自转引起的‘陀螺效应’。”
团队用“事件视界望远镜”(EHT)拍下喷流源头的精细结构:黑洞两极的磁场线像拧干的毛巾,一端连接吸积盘,另一端伸向喷流。“磁场线的‘松紧’变化导致喷流摆动,”萨拉指着模拟动画,“就像跳绳时手腕发力,绳子会甩出不同弧度——黑洞用磁场‘甩’喷流,力度变了,方向就偏了。”
这次“新舞步”持续了10天,喷流在星际空间“画”出总长20光年的复杂图案。天文学家通过“多普勒频移”发现,分叉处的小支流物质更“冷”(温度100万度,主喷流300万度),含更多重元素(如硅、硫)。“这可能是吸积盘不同区域的‘特产’,”马克推测,“主喷流吃‘快餐’(高温气体),小支流吃‘慢餐’(冷却的碎片),所以跳的舞步不一样。”
二、磁场的“宇宙跳绳”:能量传输的隐形绳索
V4641喷流的“新舞步”,本质是磁场与引力的“双人舞”。第1篇幅提到“旋转黑洞像发电机”,2024年的研究揭开了磁场的“跳绳”细节——它既是能量的“传送带”,也是喷流的“方向盘”。
团队用韦伯望远镜的红外光谱分析吸积盘,发现磁场强度在黑洞附近高达1亿高斯(地球磁场的10亿倍)。“这像在黑洞周围缠了圈‘钢丝绳’,”莉莉比喻,“吸积盘的物质落到黑洞表面时,会‘拧紧’钢丝绳(磁场线),储存能量;当钢丝绳绷断(磁场线重组),能量瞬间释放,把粒子‘弹’出去——这就是喷流的‘动力源’。”
更惊人的是“磁场分叉”现象。EHT图像显示,黑洞南北两极的磁场线并非独立工作,而是在中间区域“交汇”,像两条跳绳打了个结。“这个‘结’把部分能量分给小支流,”萨拉指着模拟图,“就像两人跳绳时突然拉第三人加入,节奏就乱了——所以喷流会分叉、摆动。”
这种“磁场跳绳”的效率高得惊人:V4641喷流的能量转化率(黑洞旋转能转化为喷流动能)达15%,而人类最先进的火力发电站效率仅40%。“黑洞是宇宙最牛的‘能量小偷’,”马克调侃,“偷自己的旋转能,还偷得理直气壮。”
三、伴星的“漏气气球”:物质流失的新模式
V4641的伴星(0.5倍太阳质量的红矮星),在第1篇幅中是“被吸干的舞伴”,2024年的观测却发现它像个“漏气气球”——物质流失模式从“稳定渗漏”变成“间歇喷泉”。
“以前伴星的物质流失像水龙头滴水,现在像按了‘脉冲开关’,”莉莉分析光谱数据,“每12小时,伴星外层大气会突然膨胀,喷出一股气体流,持续1小时后收缩——这周期和喷流摆动周期(6小时)成倍数关系,说明两者有关联!”
团队用“凌日法”(伴星遮挡黑洞时的亮度变化)发现,伴星表面布满“巨型星斑”(比太阳黑子大100倍),温度比周围低3000℃。“星斑的周期性出现和消失,导致伴星大气压力变化,”萨拉解释,“压力低时,大气像气球漏气一样喷向黑洞;压力高时,又‘憋’回去——这就是‘脉冲喷泉’的来源。”
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