美國宇航局約翰霍普金斯大學和羅切斯特理工學院的科學家最新證實了恆星級黑洞如何產生最高能量的光線，他們在一台超級計算機上模擬黑洞的氣體吸積過程，重現了X射線噴流的形成，發現活躍的黑洞可產生強大的能量射線。戈達德太空飛行中心天體物理學家傑裡米·施尼特曼認為這項研究調查了位於黑洞周圍溫度高達10億度氣體的行為，氣體分子、磁場間的相互作用顯示出宇宙中最極端物理環境非常令人畏懼。

 

美國宇航局科學家使用超級計算機模擬黑洞吸積盤物質墜落過程


當氣體逐漸落入黑洞周圍的軌道時，會形成一個扁平的物質盤面，並開始呈現螺旋式下落，這一過程中氣體等物質被劇烈壓縮和加熱，越接近中央的區域溫度越高，可達到2000萬華氏度，或為1200萬攝氏度，是太陽表面溫度的2000倍左右，並釋放出低能量的軟X射線。科學家對黑洞的研究已經超過了40年，觀測表明黑洞也會產生相關規模的硬X射線，如果高能量的射線意味著有著相當炙熱的氣體存在，溫度可高達數十億攝氏度。

這項研究在理論和觀測之間建立了一座橋樑，表明硬X和軟X射線都會在黑洞吸積氣體的過程中被釋放出來。約翰斯·霍普金斯大學教授朱利安·克羅利克等開發出一個黑洞吸積盤內部區域的模型，可以跟蹤X射線的釋放和移動，並與觀測到的真實黑洞進行對比。科學家計算出流入黑洞吸積盤的氣體運動方程，並進行計算機模擬，發現下落氣體的溫度、密度以及速度都在急劇增加，這一過程還對吸積盤外部的氣體行為構成影響。

位於得克薩斯高級計算中心的超級計算機參與了本項研究，科學家通過27天的模擬對黑洞吸積氣體過程釋放硬X射線有了進一步的瞭解，並推測吸積盤的物質在被加熱後可形成冕環，該現象位於黑洞事件視界的邊緣附近，由極高溫度的X射線導致，在整個吸積盤和冕環發生的區域，科學家成功跟蹤到X射線的釋放，並第一次直接發現吸積盤上出現的磁場動盪以及由此所形成的10億度冕環。

黑洞是目前已知最緻密的天體，一顆典型的恆星在耗盡自身攜帶的燃料後在引力作用下發生坍縮，質量為20倍太陽質量的恆星將會形成寬度不到120公里的黑洞。