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研究团队认为,目前这一现象最合理的解释是:“冕”在收缩的同时

简介: 研究团队认为,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。

不过,中国科学家团队通过我国首颗空间X射线天文卫星“慧眼”观测数据最新研究发现,一个俗称“冕”的等离子体流竟然能逃离黑洞,这将给人们带来对黑洞强引力场新的认知。

2月15日,国际学术期刊《自然通讯》在线发表了这项“慧眼”卫星的最新科研成果。

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。

同时,这项成果也为研究“冕”在黑洞吸积过程中的运动了重要依据。

研究团队 供图)据张双南介绍,黑洞吞噬恒星的过程,通常以“双星共舞”的形式展开。

在吸积盘内区附近,科学家们发现了一团超高温等离子体,也就是神秘的黑洞“光冕”,类似于太阳周围的日冕。

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。

中科院高能所“慧眼”卫星团队 供图)2018年3月,距地球大约1.13万光年处的黑洞X射线双星MAXI J1820+070爆发,在相当长一段时间里,成为天空中最亮的X射线源之一,“慧眼”卫星随即对这个天体的爆发进行高频次观测。

“慧眼”硬X射线调制望远镜卫星是我国第一颗空间天文卫星,它既可以实现宽波段、大视场X射线巡天,又能够研究黑洞、中子星等高能天体的短时标光变和宽波段能谱,同时还是具有高灵敏度的伽马射线暴全天监视仪。

中科院高能所“慧眼”卫星团队 供图)2020年,中科院高能所领衔研究团队通过分析“慧眼”卫星的时变数据,在MAXI J1820+070中发现迄今为止能量最高的低频准周期振荡信号,提从黑洞视界附近向外发出相对论喷流的观测证据。

近期,武汉大学天体物理中心领衔研究团队通过分析“慧眼”卫星的能谱数据发现,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。

游贝表示,“冕”在黑洞吸积过程中如何运动尚不明确,以往的研究比较侧重于理论,观测证据相对较少。

理论上,当“冕”以相对论速度向外运动时,相对论性集束效应会削弱“冕”对吸积盘的照射。

研究团队对同时期MAXI J1820+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。

这和研究团队对“慧眼”观测数据的分析结果恰恰相反,怎么回事?

研究团队认为,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。

进一步研究发现,“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。

研究团队表示,此次“冕”发现和确认的重要成果,第一次系统描绘出黑洞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意义重大。

这次最新的“冕”研究成果,是“慧眼”卫星通过其时变数据,在MAXI J1820+070的黑洞视界附近发现以相对论速度向外运动的等离子体流及其进动过程,同时,利用“慧眼”卫星能谱数据,也发现以相对论速度向外运动的等离子体流及其速度的演化。

张双南表示,这两项相互印证的研究成果,展示出“慧眼”卫星进行宽能段时变和能谱研究的综合优势。


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