風速達1800公里每秒,首次探測到:黑洞爆發產生的紅外黑洞風

天空之城 2020/09/16 檢舉 我要評論

來自迦納裡亞斯航空航太研究所的天文學家,首次探測到X射線雙星黑洞爆發期間產生黑洞風的持續紅外線發射。到目前為止,這些物質流只在其他波長范圍內被探測到,例如X射線或可見光范圍內,這取決於黑洞消耗其周圍物質的相位。這項研究提供了第一個證據,表明風在整個噴發過程中都存在,與階段無關,這代表著在理解恒星品質黑洞的神秘吸積過程方面向前邁出了一步。

其研究發現表在《天文學與天體物理學》期刊上。X射線雙星,顧名思義,就是在X射線中發出強輻射的雙星,它們是由一個緻密物體形成,通常是一個黑洞,有一個恒星伴星。低品質X射線雙星(LMXB)有品質等於或小於太陽品質的伴星。在這些系統中,兩顆恒星的軌道距離非常小,以至於恒星的部分品質落入黑洞引力井,在其周圍形成了一個扁平的物質圓盤,這個過程叫做吸積,這個盤就是吸積盤。

暫時性X射線雙星是指那些最初附著在黑洞上的品質很小,其亮度太低,無法從地球上檢測到的雙星,但它會過渡到爆發狀態,在這種狀態下,黑洞的吸積率會增加,圓盤中的物質會升溫,達到100萬到1000萬開爾文。在這些可能持續幾周到幾個月的噴發期間,該系統會發射大量X射線,其亮度會增加幾個數量級。天文學家仍然不知道在這些吸積過程中發生的確切物理過程。迦納裡亞斯航空航太研究所(IAC)的博士前研究員

第一作者哈威爾·桑切斯·西拉斯解釋說:在這些系統中,物質受到的引力場是宇宙中最強的,因此X射線雙星是自然為我們提供的物理實驗室,用於研究緻密物體和它們周圍物質的行為。科學家需要瞭解的最重要物理過程之一是在吸積過程中噴出的物質風。迦納裡亞斯航空航太研究所(IAC)的研究員、研究的合著者Teo Muñoz Darias說:對這些系統中風的研究是理解吸積過程的關鍵,因為風可以排出比黑洞吸積更多的物質。

同樣的風,不同的狀態

在2018-2019年的一次噴發中,在紅外范圍內發現了來自黑洞Maxi J1820+070的風。在過去的二十年裡,在所謂的「軟」噴發期間,天文學家在X射線中觀察到了風,在這種噴發中,吸積盤發出的輻射占主導地位,顯示出高亮度。現在,迦納裡亞斯航空航太研究所(IAC)同一研究小組在硬吸積狀態下發現了可見波長的風,其特徵是出現了基本上垂直於吸積盤的急流,並在射電波長發出強烈的輻射。

在目前的研究中發現了噴發的整個演化過程中,在硬吸積狀態和軟吸積狀態下都存在紅外風,因此它們的存在不依賴於吸積狀態,這是第一次觀測到這種類型的風。同時在可見光范圍內,風的運動學特性與2019年觀測到的相似,風速最高可達1800公里/秒。這些資料表明,這兩種情況下的風都一樣,但它的能見度在噴發演變過程中會改變波長,這將表明該系統在噴發過程中正在失去品質和角動量。

這些研究結果意義重大,因為它們為這些系統中風的全球圖景增加了新元素,並代表著朝著完全理解恒星品質黑洞吸積過程的目標邁出了一步。

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