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  • 风速达1800公里每秒,首次探测到:黑洞爆发产生的红外黑洞风

    来自加纳里亚斯航空航天研究所的天文学家,首次探测到X射线双星黑洞爆发期间产生黑洞风的持续红外线发射。到目前为止,这些物质流只在其他波长范围内被探测到,例如X射线或可见光范围内,这取决于黑洞消耗其周围物质的相位。这项研究提供了第一个证据,表明风在整个喷发过程中都存在,与阶段无关,这代表着在理解恒星质量黑洞的神秘吸积过程方面向前迈出了一步。

    风速达1800公里每秒,首次探测到:黑洞爆发产生的红外黑洞风

    其研究发现表在《天文学与天体物理学》期刊上。X射线双星,顾名思义,就是在X射线中发出强辐射的双星,它们是由一个致密物体形成,通常是一个黑洞,有一个恒星伴星。低质量X射线双星(LMXB)有质量等于或小于太阳质量的伴星。在这些系统中,两颗恒星的轨道距离非常小,以至于恒星的部分质量落入黑洞引力井,在其周围形成了一个扁平的物质圆盘,这个过程叫做吸积,这个盘就是吸积盘。

    风速达1800公里每秒,首次探测到:黑洞爆发产生的红外黑洞风

    暂时性X射线双星是指那些最初附着在黑洞上的质量很小,其亮度太低,无法从地球上检测到的双星,但它会过渡到爆发状态,在这种状态下,黑洞的吸积率会增加,圆盘中的物质会升温,达到100万到1000万开尔文。在这些可能持续几周到几个月的喷发期间,该系统会发射大量X射线,其亮度会增加几个数量级。天文学家仍然不知道在这些吸积过程中发生的确切物理过程。加纳里亚斯航空航天研究所(IAC)的博士前研究员

    风速达1800公里每秒,首次探测到:黑洞爆发产生的红外黑洞风

    第一作者哈维尔·桑切斯·西拉斯解释说:在这些系统中,物质受到的引力场是宇宙中最强的,因此X射线双星是自然为我们提供的物理实验室,用于研究致密物体和它们周围物质的行为。科学家需要了解的最重要物理过程之一是在吸积过程中喷出的物质风。加纳里亚斯航空航天研究所(IAC)的研究员、研究的合著者Teo Muñoz Darias说:对这些系统中风的研究是理解吸积过程的关键,因为风可以排出比黑洞吸积更多的物质。

    同样的风,不同的状态

    在2018-2019年的一次喷发中,在红外范围内发现了来自黑洞Maxi J1820+070的风。在过去的二十年里,在所谓的“软”喷发期间,天文学家在X射线中观察到了风,在这种喷发中,吸积盘发出的辐射占主导地位,显示出高亮度。现在,加纳里亚斯航空航天研究所(IAC)同一研究小组在硬吸积状态下发现了可见波长的风,其特征是出现了基本上垂直于吸积盘的急流,并在射电波长发出强烈的辐射。

    风速达1800公里每秒,首次探测到:黑洞爆发产生的红外黑洞风

    在目前的研究中发现了喷发的整个演化过程中,在硬吸积状态和软吸积状态下都存在红外风,因此它们的存在不依赖于吸积状态,这是第一次观测到这种类型的风。同时在可见光范围内,风的运动学特性与2019年观测到的相似,风速最高可达1800公里/秒。这些数据表明,这两种情况下的风都一样,但它的能见度在喷发演变过程中会改变波长,这将表明该系统在喷发过程中正在失去质量和角动量。

    风速达1800公里每秒,首次探测到:黑洞爆发产生的红外黑洞风

    这些研究结果意义重大,因为它们为这些系统中风的全球图景增加了新元素,并代表着朝着完全理解恒星质量黑洞吸积过程的目标迈出了一步。

    博科园|研究/来自:加纳里亚斯航空航天研究所

    参考期刊《天文学与天体物理学》

    DOI: 10.1051/0004-6361/202038406

    博科园|科学、科技、科研、科普

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