臺北市立天文科學教育館

如果你曾有幸觀賞過日全食，必定對月球周圍那耀眼的光環印象深刻。這光環稱為「日冕」，是太陽的外層大氣。儘管其密度稀薄到在地球上可被視為真空，但日冕溫度高達攝氏百萬度，因此在日全食期間清晰可見。而根據黑洞動力學的理論，黑洞也應該擁有類似的日冕，但它通常極難觀測，如今，《天文物理學期刊》上的一項研究成功捕捉到了這一神秘區域的訊號。

對於活躍的黑洞，主流理論認為它被一個甜甜圈狀的氣體和塵埃環繞，環內還有一個沿黑洞旋轉平面排列的吸積盤，從黑洞兩極噴出的電離氣體噴流以接近光速向外加速噴射。這一模型可以解釋我們觀測到的不同類型活躍星系核（AGN），因為黑洞相對於我們的觀測視線上的不同，AGN的外觀也會隨之改變。

根據這一模型，吸積盤的最內部區域應該是極高溫且接近真空密度的環境，物質在此處逐漸流入黑洞，形成類似太陽日冕的結構。與太陽日冕相比，黑洞冕溫度更高，可達攝氏數十億度。然而，因為黑洞冕過於稀薄，其光芒常被吸積盤的強光所淹沒。

圖說：這是一張黑洞側視模型，黃色處為吸積盤，藍色處黑洞冕，中間的黑球則為黑洞暗影處。

因此，該研究利用了一個類似觀賞日全食的觀測技巧。一些黑洞的氣體與塵埃環會阻擋吸積盤的光線，我們將這類黑洞稱為遮蔽型黑洞；而吸積盤光線可以被直接觀測的則稱為非遮蔽型黑洞。遮蔽型黑洞的吸積盤光線被阻擋，使我們得以專注於研究黑洞冕的特徵。然而，即使是這樣，黑洞冕的觀測仍然困難，因為它過於稀薄，但由於黑洞日冕的高溫，使它會釋放出極高能的X射線，而這些X射線可以與遮蔽環中的物質發生散射，從而進入我們的視線範圍。

研究團隊利用NASA的X射線成像偏振探測器（Imaging X-ray Polarimetry Explorer, IXPE）數據，觀測了包括天鵝座X-1、X-3，以及大麥哲倫雲中的LMC X-1和X-3在內的十多個遮蔽型黑洞，他們不僅成功檢測到了黑洞冕散射的X射線，還發現了一個共同的模式：黑洞冕不是像太陽日冕那樣的球形，而是以吸積盤為基礎，呈盤狀環繞整個黑洞。

這項研究不僅有助於天文學家精細化黑洞模型，還能幫助我們深入理解黑洞如何吞噬物質，以及其如何為遠方星系中的活躍星系核提供能量。隨著技術的進步，未來的研究將揭示更多有關黑洞的奧秘，讓我們更接近理解宇宙中最極端的現象之一。（編譯／許晉翊）

資料來源：Universe Today