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许多类星体和射电星系喷流轴的稳定性,揭示了超大质量黑洞自旋的稳定性,这就像陀螺仪一样。
为什么某些喷流轴会发生进动而另一些则不会,这个问题将在我们发现黑洞附近发射点处控制喷流角动量的因素是什么时得到解答。
究竟是与黑洞本身的自转轴,还是由分别在第3章和第7章中提到的伦泽-蒂林或巴丁-彼得森效应所决定的吸积盘内部区域的角动量矢量有关,目前尚不清楚。
我们需要更多数据才能彻底阐明已观测到的现象。
但是,有一些来自更靠近我们的较小天体的线索可能表明,喷流轴的进动与吸积盘的角动量有关。
微类星体
到目前为止,我们一直讨论的类星体都是位于活动星系中心的超大质量黑洞。
事实证明,还有另一类天体的行为与它们非常相似,但规模小得多。
这些质量较小的黑洞可以在离我们更近的地方被观测到。
实际上,它们就位于我们自己的银河系中,被称为“微类星体”
。
尽管大小悬殊,但我们银河系中的微类星体和其他星系中心的系外类星体一样,都是具有类似物理性质的等离子喷流源。
人们认为两者都是由受引力作用落向黑洞的物质所驱动。
在微类星体中,黑洞的质量与太阳相当。
对于强大的系外类星体而言,其黑洞质量可能比我们的太阳的质量大1亿倍。
就天体物理学家所关心的事情来说,本地事例的一个重要优势在于其质量较小,因此演化的速度要快得多。
它们的演化时标是几天,而不像类星体那样要几百万年。
不过,与类星体一样,从所有活动中心附近喷出的喷流都是源于事件视界之外的,而且很可能是从吸积盘的最内缘发出的。
作用于微类星体间的机制非常复杂,而且喷流的发射速度和与其相关的黑洞质量的关系也并不简单。
在监测被称为天鹅座X-3的黑洞微类星体中的喷流过程时,有时会发现离开黑洞喷流等离子体的速度发生了变化。
这是利用延时天文测量法得到的,就是在一段时间进行连续观测使我们能够确定等离子体喷流从黑洞附近跑出来时速度有多快。
测量结果显示,某一次喷流的速度是光速的81%,而4年后则是67%。
没有迹象表明喷流速度只会随着时间推移降低,自从发现这个微类星体以来,快速和慢速的喷流都已经被观测到很多次。
喷流速度的变化似乎也是我们银河系中另一个著名微类星体SS433的特征,我将在下面对它进行详细介绍。
这个微类星体中的喷流速度忽快忽慢,实际上,几天之内它的速度可能是光速的20%~30%之间的任意值。
对称之美
图23显示了银河系中的微类星体SS433的射电图像,它距离我们只有18000光年。
等离子体喷流的结构投影到我们的天空平面上时,会呈现出醒目的之字形或螺旋形图案。
组成喷流的各个等离子体火球,正分别以某个介于光速20%~30%之间的惊人速度运动。
火球运动的方向按照一个固定的周期变化。
实际上,喷流的发射轴的进动方式与在皮划艇参考系下看到的运动员划桨方式大致相同,只不过这一过程的时标是6个月而不是几秒钟。
显然,至少在某些类星体中(见图21)也发生了相同的情况,不过如前文所述,它们的速度慢到我们无法对发生的变化进行恰当的时间采样。
喷流在天空中呈现之字形还是螺旋形直接取决于火球的物理运动方式,以及进行观测的具体时间。
喷流的一个显著特征就是它们的对称性:东侧喷流部分的物理运动与西侧喷流部分等大且反向:当一个等离子体火球速度达到光速的28%时,在反向喷流中与之对应的部分速度也是这么大;而对于以22%的光速运动的另一个等离子火球,其反向喷流中与之对应的部分速度也会和它一样。
实际上,如果一个喷流看起来具有之字形结构,而另一个喷射流看上去则是完全不同的螺旋形结构,这是由于喷流等离子体始终以与光速相当的速度运动,此种情况下会发生相对论性畸变。
微类星体的辐射功率相对于系外类星体而言是很小的,但是与太阳微不足道的功率相比仍然非常巨大。
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