银河系中心发现强大的径向磁场

宇宙中的黑洞及其探测
类星体与活动星系核(包括位于银河系中心的天体)“黑洞模型” 己经流行了将近半个世纪( Lindenbell, Rees, Blandford 等人)。 国际公认的流行观念: 活动星系核心可能存在大质量黑洞 (M ~ ( 106 - 1010 )M⊙ ), 某些密近双星中可能存在恒星级质量黑洞 ( M (5-100) M⊙ ), 黑洞对其外面物质具有极强的引力作用。 天文学家探测黑洞方法： 星系中心或密近双星系统中的黑洞附近物质形成吸积盘和喷流。 物质掉入黑洞附近时， 引力势能 动能 (粒子碰撞) 热能 X 射线辐射 或 引力势能 动能 (在磁场中) 同步辐射 虽然黑洞本身是暗黑而无法直接观测的, 但是天文学家通过对黑洞附近吸积盘的辐射性质的研究来探讨黑洞 的存在与它的性质(质量、转动性质)
类星体与活动星系核“黑洞模型”的主要天文观测证据
1. 动力学证据：在距离银河系中心距离0.1-0.5 pc的区域内发现一 些恒星。通过对这些恒星围绕银河系中心运动的精确观测与分析， 确定了位于银心的中心天体的质量约为4.6106 m⊙ 按照现有的恒星演化理论，如此超巨质量的 “恒星” 非常迅速地演 化成为黑洞。因此，上述在银心附近恒星运动的观测与分析结果被 公认为银河系中心天体“黑洞模型”最强的观测事实。 （我们的模型中天体外的引力性质几乎完全类同于黑洞模型）。 2. 银心中心区域辐射的观测。 在银心中心区域( (5 50) RS ) 探测到大量辐射, 波段从射电直到近红 外，以及x-射线丰富的辐射(因银心方向大量尘埃消光，无法直接探 测光学波段的辐射)。按照黑洞模型, 这些辐射被 “公认”为是由于 外围吸积盘物质被黑洞吸积到黑洞附近,由掉落物质的引力势能转 化为辐射能而发光。在这些报道有关的观测文章中，这些辐射一律 被认为是黑洞存在的有力证据（强磁场将吸积盘物质流阻挡在外）
银河系中心黑洞模型失效 和磁单极存在 的天文观测证据
彭秋和 (qhpeng@) (南京大学天文系)，
向流行观念挑战
当前国际上最为流行的两个观念: 1) 宇宙加速膨胀 ---宇宙暗能量 观念 (因此,三位天体物理学家获得2011年度诺贝尔物理学奖金) 2) 类星体与活动星系核 (包括银河系中心天体) 的黑洞模型 (几乎国际公认，流行了近半个世纪) 挑战: 1)挑战宇宙加速膨胀 a) Peng et al., 2014, “Error Analysis of Ia Supernova and Query on Cosmic Dark Energy” , J. Astrophys. Astr. (2014)35, 253-256 (Indian Academy of Sciences) b) arXiv:1506.01354 </abs/1506.01354> [pdf], Nielsen et al., “ Marginal evidence for cosmic acceleration from Type Ia supernovae” “We find, rather surprisingly, that the data are still quite consistent with a constant rate of expansion”. 2) 挑战星系核的黑洞模型: My talk, and a) < Nature >, ,2014,Vol. 510, 126 (76个射电噪星系存在强大径向磁场问题) b) Sell et al., 2014, Apr. arX iv:1404.0677[astro=ph.GA] 2 Apr. 2014 (On Jets ) c) Jang L., et al., “Dust-free quasars in the early Universe”, <Nature>, Vol. 464, Issue 7287, pp. 380-383 (2010)
银河系空间的星际磁场通常是沿着银河系旋臂方向，磁场强度平 均约为 (10-6 G)
银心附近如此强大磁场的直接物理后果: ― 现有流行的银河系中心黑洞模型失效。
关键原因: 黑洞本身并不发光，黑洞模型是依赖外围吸积盘物质被黑洞吸积到 黑洞附近,由掉落物质的引力势能转化为辐射能而发光。 根据(磁流力学中的)“磁冻结”效应: 当磁场足够强大，磁能密度 大于等离子体吸积盘气体(及尘埃)的动能密度时，等离子体的吸积 盘将被磁场阻挡在离银心相当远的距离 以外。即等离子体吸积盘的气体(及尘埃)物质流将无法进入银心的 内区。对于4.6106 m⊙ 的黑洞而言，黑洞的史瓦西半径 为 因此，近年来在银河系中心天体紧邻区域内发射的辐射不可能是通 过吸积的气体(及尘埃)发射的。 ― 黑洞模型失效
定量估计
Detected radiation emitted from the GC
两大科学疑难问题
1. 银河系中心的黑洞模型失效。 由于在银心外面0.12 pc处发现非常强的径向磁场, 磁场强度超过了 2 1/ 2 ) ,它将阻止(等离子体)吸积盘物质 Alfven临界值 B BAlfven (4vrot 接近银心。天文学家近年来在银心附近 区域内探测到大量丰富的从 射电 到近红外辐射的热辐射和非热辐射、X-射线辐射 (Falke & Marko, 2013)。这些 辐射的源泉是什么？ 这是迄今的传统物理学无法解释的科学疑难问题。(第一个矛盾) 2.重大疑惑：在距离银河系中心 r=0.12 pc处反常強大的径向磁场 ( B > 8mG)的源泉是什么？ 物理学中有关产生磁场的现有己知理论都不可能产生如此强大 的磁场，更不可能是强大的径向磁场。 这是迄今的传统物理学无法解释的第二个科学疑文观测 --发现了银河系中心反常強的径向磁场。
( <Nature>, 2013, 151,391) 这篇文章报导了对紧密靠近银心区域新近发现的脉冲星 (PSRJ1745-2900，它是一颗周期为3.76s的磁星、发现时它呈现明亮 的X-ray闪耀)的多波段射电测量。显示了脉冲星的反常大的 Faraday旋转(在外磁场下, 射电辐射的偏振面的旋转)，它表明在中 心黑洞附近存在着在动力学上重要的磁场。经过详细的分析后，本 文主要的观测与分析的结果是: 在 r 0.12 pc 处, 银心向外的径向磁场的下限为: