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慧眼卫星新发现 它竟能逃离黑洞→

央视新闻客户端 央视新闻客户端 2021年02月15日 22:09 A-A+ 二维码
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近日,武汉大学、中科院高能所、国家天文台等联合团队通过分析慧眼卫星观测数据,发现了黑洞双星中逃离黑洞强引力场向外高速运动的等离子体流(简称,冕),并且首次在黑洞双星中观测到冕的速度演化。研究表明,冕趋向黑洞收缩的同时,也以相对论速度向外运动,而且冕的尺度越小,速度越大。这一成果今天(15日)在国际学术期刊《自然•通讯》发表,为研究冕在黑洞吸积过程中的运动提供了重要依据。

随着天文学的发展,在银河系中发现的黑洞X射线双星系统越来越多。目前普遍认为,在黑洞X射线双星中,伴星物质被黑洞引力捕获,旋转着逐渐向黑洞运动,形成吸积盘结构,而在吸积盘内区附近又会形成高温冕。然而,冕在黑洞附近如何运动一直是致密天体研究中的一个未解之谜。

2018年3月,距地球大约11300光年处的黑洞X射线双星MAXIJ1820+070发生爆发,而且在相当长一段时间里是天空中最亮的X射线源之一。科研团队利用中国首颗空间X射线天文卫星慧眼对这个天体的爆发进行了高频次的观测。2020年,通过分析慧眼卫星的时变数据,由高能所领衔的研究团队在这个黑洞X射线双星中发现了迄今为止能量最高的低频准周期振荡信号,提供了从黑洞视界附近向外发出相对论喷流的观测证据。近期,通过分析慧眼卫星的能谱数据,由武汉大学天体物理中心领衔的研究团队发现,当X射线辐射强度逐渐减小,亦即冕逐渐衰弱时,其对吸积盘的照射程度也在减弱。研究团队指出,从冕中出射的X射线光子对吸积盘的照射强弱,依赖冕的运动速度以及黑洞的引力场。

冕的动力学演化

冕在黑洞吸积过程中如何运动尚不明确。对同时期MAXIJ1820+070的X射线时变分析显示,当X射线辐射流强逐渐下降时,冕的几何尺度趋向黑洞收缩。而越靠近黑洞,引力弯曲效应越强,吸积盘相对于冕的张角越大,冕辐射出的X射线光子本应有更大比例照射到吸积盘上,增强冕对吸积盘的照射,而这和研究团队对慧眼观测数据的分析结果相反。研究团队指出,目前这一现象最合理的解释是:冕在收缩的同时,冕中的等离子体流正在以相对论速度向外运动,这为慧眼团队已经发现的离黑洞很近的相对论喷流提供了独立的观测证据和物理解释。研究团队进一步发现,冕尺度越小,速度越大,因此冕物质运动的相对论性集束效应抑制了黑洞的引力弯曲效应。此研究成果第一次系统地描绘了黑洞X射线双星在爆发过程中,等离子体流逃离黑洞引力场的速度演化,对于理解黑洞吸积过程和相对论效应具有重要意义。

(总台央视记者 帅俊全)


(编辑 丁超弋)



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