美國 詹姆斯．韋伯太空望遠鏡（JWST）觀測到我們 銀河系中的 巨型黑洞噴射出耀斑

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美國 詹姆斯．韋伯太空望遠鏡（JWST）觀測到我們 銀河系中的 巨型黑洞噴射出耀斑




天文學家利用 美國 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）以全新的視角觀測了位於 銀河系（Milky Way）中心的超大質量黑洞
（Black hole）—  人馬座（Sagittarius）A*的耀斑。

對這些觀測資料進行的新建模，有望幫助科學家探究 黑洞（Black hole）如何噴射耀斑，並揭示磁場在塑造這些宇宙
巨獸周圍物質結構中所扮演的角色。

研究團隊，包括德國 波昂（Bonn） 馬克斯·普朗克射電天文研究所（Max Planck Institute for Radio Astronomy）的
塞巴斯蒂亞諾·馮·費倫貝格（Sebastiano von Fellenberg）首次在 中紅外線波段（mid-infrared regime）觀測到了
人馬座A*（Sgr A*）的耀斑。

先前，人們已在 近紅外線波段（near infrared regime）和 其他波段對耀斑進行了常規觀測，但每次觀測都呈現出
同一耀斑的不同景象。

這是因為 黑洞（Black hole）耀斑在發射後到消散前所發生的所有變化並非都體現在所有波長的光中。

因此，觀測不同波長的耀斑有助於更好地理解 黑洞（Black hole）發射耀斑的機制以及這些耀斑演化的時間尺度。

然而，直到最近，中紅外觀測一直是這張 宇宙拼圖中缺少的一環。

因此，該團隊研究並建模的美國 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）的最新觀測結果（於2025年1月首次公佈）有助於彌合
人馬座（Sagittarius）A*耀斑光譜中紅外線 和 射電波段之間的空白：即中紅外線波段。

「中紅外線數據（Mid-infrared data）令人振奮，因為得益於新的美國 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）數據，我們可以
填補 射電 和 近紅外線波段（near infrared regimes） 之間的空白，這曾是 人馬座 A*光譜中的一個‘巨大空白’，」
馮·費倫伯格（von Fellenberg）告訴 Space.com網站。 「一方面，我們的 中紅外線 耀斑看起來像典型的近紅外線耀斑，
所以我們現在知道 耀斑 也會發生在中紅外線波段——這並非微不足道，例如，射電變化看起來截然不同，我們在光變曲線
中沒有看到明顯的耀斑狀峰值。”

“與此同時，”馮·費倫伯格繼續說道，“研究結果更進一步。”

他解釋說，研究團隊首次能夠使用單一儀器同時在四個不同波長觀測該來源。這使得他們能夠測量所謂的中紅外光譜指數。


揭開 黑洞（Black hole）耀斑的奧秘
黑洞（Black hole）最著名的特徵之一是它們被一個被稱為「事件視界」的外部區域所包圍。

在事件視界處，黑洞（Black hole）的引力作用極為強大，甚至連光都無法逃脫其束縛，只能單程返回其中心的奇點。
這意味著黑洞不會發出光，也不會輻射電磁波。

平心而論，研究質量相當於超過 400萬（4 million）個太陽 的黑洞（Black hole）－人馬座（ Sagittarius）A*－在任何
波長的電磁輻射下似乎都有些奇怪。

然而，我們 銀河系（Milky Way）中心的這個超大質量黑洞確實會定期噴發出耀斑。

這些「噴斑 / Burps」的成因尚不清楚，但對 超大質量 黑洞（Black hole）的模擬表明，這可能是周圍磁場相互作用的結果。
當磁力線接觸並連接時，會釋放出巨大的能量，而這種能量的副產品就是一種被稱為「同步輻射」的輻射。

研究團隊發現，人馬座A*耀斑的中紅外光譜指數在其爆發期間會發生變化，這表明人馬座A*周圍正在發生一種被稱為
「同步冷卻 / synchrotron radiation」的現象。

同步冷卻 是指高速電子透過發射上述同步輻射而損失能量的過程。這種能量正是我們觀測到的中紅外線輻射的來源。

「由於缺乏高靈敏度的多頻觀測，這種預期現象的存在此前從未得到證實，」馮費倫伯格（von Fellenberg）說。 「這項發現
的妙處在於，由於這種冷卻速度（即冷卻時間尺度）取決於磁場強度，我們現在可以針對特定耀斑測量磁場強度。”

這位研究人員解釋說，雖然近紅外線耀斑也能測量磁場強度，但這些測量無法讓 科學家將其與其他參數（例如發射區域
的電子總數）區分開來。

“這種新的磁場強度測定方法尤其有用，因為它非常‘乾淨’，測量過程中無需太多假設，”馮·費倫伯格（von Fellenberg）
繼續說道。 “這對於理論模型來說非常有用，因為對於人馬座A*而言，磁場強度至關重要，而理論模型在這方面的約束性很差。”

科學家解釋說，如果沒有美國 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST），特別是其中紅外線儀器（MIRI）的中分辨率光譜儀（MRS）
工作模式，這些觀測是不可能實現的。

「為了在中紅外線波段獲得如此高的靈敏度，必須前往太空，因為大氣層 會嚴重干擾地面觀測在這個波段的觀測，」馮費倫伯格
說。 “此外，MIRI / MRS儀器是首個能夠提供如此寬廣波長覆蓋範圍的儀器，可以觀測 人馬座A*，這是測量光譜指數的先決條件，
所以這真是一舉兩得！”

團隊的研究成果已發佈在預印本網站arXiv上，另有兩篇相關論文也已在該網站上發表。