宇宙发现6.3倍光速！科学家解释：这就是超光速

还记得去年人类拍摄到的首张黑洞照片吗？照片中的黑洞名为M87，距离我们相当远！

M87也被称为处女座A或NGC4486。它是位于处女座的超巨型椭圆星系，距离我们大约5300万光年。M87的跨度约为24万光年，比银河系略大。它周围环绕着令人难以置信的12000个球状星团，而银河系只有区区200个。和其他椭圆星一样，科学家认为M87是通过合并而变得如此巨大的。

而M87*（M87星）是一个位于M87中心的超大质量黑洞（SMBH），它的质量是所有SMBH中最高的。它的质量大约是太阳的65亿倍。M87*距离我们5500万光年，它发射出一个相对论性的物质喷流，这个喷流延伸到太空中约5000光年。几年前，哈勃望远镜在可见光和红外线下拍摄到了一幅著名的喷气式飞机的合成图像。但现在一则发现让这个黑洞彻底出名了！

在新研究中，科学家发现M87的黑洞正在发射以99%光速飞行的喷流，这是哈勃太空望远镜拍摄的从活跃星系M87喷射出的5000光年长的喷流图像。蓝色同步辐射与来自宿主星系的黄色星光形成对比。散布在图像周围的点不是单个恒星，而是球状星团。

天文学家多年来一直在观察M87*的物质喷流，其波长不同：射电、光学和x射线。现在，钱德拉的X射线观测首次表明，这架喷气式飞机的部分正以超过光速99%的速度移动。

1988年M87在无线电和光学上的老照片。这些射电图像是用甚大阵列射电望远镜和甚长基线阵列拍摄的，可见光来自哈勃望远镜。马萨诸塞州剑桥市哈佛和史密森学会天体物理中心（CfA）的拉尔夫·卡夫在一份新闻稿中说：“这是首次利用X射线数据记录到黑洞喷流的如此极端速度。”

是什么导致了喷流？

科学家认为，像M87这样的黑洞在星系中心向它吸引物质。当物质接近时，它开始围绕一个叫做吸积盘的结构中的黑洞旋转。但这种物质最终并不一定会被吸进黑洞。其中一小部分落入黑洞，而另一部分则被弹射回太空。喷射出的物质以射流或束的形式沿磁力线运动。这些喷气式飞机不是平滑的，也不是没有特点的：它们呈现出具有钱德拉这样的天文台可以看到的团块或结的结构。

其中的两个结是天文学家特别感兴趣的。多年来他们一直用图像来追踪这些结的运动。它们分别距SMBH约900光年和2500光年。钱德拉天文台的X射线数据显示，这些结以令人难以置信的速度移动，距离中心最近的结的光速是光速的6.3倍，另一个结的光速是光速的2.4倍。但那是不可能的，我们知道在目前所知的宇宙中，没有什么比光速更快。然而，这是真的，所以这里肯定还有别的因素。

光速不变，但是光速也最快，这是物理学的一个牢不可破的定律，没有什么东西能比光速更快地移动。虽然宇宙没有破坏物理学，但我们发现了一种叫做超光速运动的惊人现象的例子，这是科学家目前唯一的惊叹！

真相

超光速运动包括物体的速度，以及它相对于我们视线的路径。当一个物体，在这种情况下是物质的喷射，以接近光速和接近我们的视线的速度移动时，就会产生一种叫做超光速运动的错觉。这是因为物质喷流本身的速度几乎和它产生的光一样快。由于M87*的喷气机几乎正对着我们，它产生了这些明显不可能的速度。天文学家以前见过这些喷流以这样的速度运动，但从来没有在X射线中见过。这意味着他们从未确定这是物质团本身以99%的光速运动。

来自M87*的射流围绕磁场以螺旋状运动，在X射线观测中，研究背后的团队发现，2012年至2017年间，观测速度最高达到光速的6.3倍，观测褪色超过70%。这种衰退只发生在X射线中，而不是在光学和紫外波段，很可能是由于粒子在绕磁场旋转时随着时间的推移而失去能量造成的。这种现象被称为同步加速器冷却。这意味着天文学家在不同的时间看到来自同一个粒子的x射线，这意味着他们所观察到的不可能是波，而必须是喷流中的粒子本身。

所以这是相对于我们的速度，但毫无疑问这项研究提供了迄今为止最有力的证据，证明M87*喷流中的粒子实际上正以接近宇宙速度极限的速度飞行。