慧眼卫星发明间隔黑洞最近的高速喷流

 
 
慧眼卫星发明间隔黑洞最近的高速喷流  
 

9月21日，国际著名期刊《Nature Astronomy》（自然·天文学）在线颁发了慧眼（HXMT）卫星最新视察功效：在高于200千电子伏特(keV)的能段发明白黑洞双星系统的低频准周期振荡（quasi-periodic oscillation，QPO），这是迄今为止发明的能量最高的低频QPO现象。研究表白，其发源于黑洞视界四周的相对论喷流（向外高速举动的等离子体流）的进动，为办理一直以来存在争议的低频QPO物剃头源问题提供了重要依据。

该研究事情由中科院高能所、英国南安普顿大学、德国图宾根大学、中科院上海天文台等单元的研究人员配合完成。

低频QPO发明于上世纪80年月，是一种在X射线双星中普遍存在的时变现象，表示为光变曲线上呈现雷同周期性可是并非准确周期性的调制。30多年来，低频QPO的发源一直是致密天体研究的一个未解困难。今朝，存在两类最为风行的模子表明低频QPO现象，即物质在旋转落向黑洞的进程中形成的吸积盘上的不不变性导致X射线辐射发生振荡，可能接近黑洞的冕状X射线辐射区的进动或振荡导致X射线辐射发生准周期调制。但在慧眼卫星之前，X射线卫星只具有在30 keV以下的能区研究低频QPO的本领，很难区分这些模子。慧眼卫星的有效能段为1-250 keV，而且在30 keV以上具有最大的有效面积，科学家们等候慧眼在一些黑洞中探测到30 keV以上的低频QPO现象，从而对相关理论模子举办越发严格的检讨。

2018年3月11日，黑洞X射线双星（由一个几倍太阳质量的黑洞和一个恒星构成的双星系统）MAXI J1820+070产生发作，在相当长一段时间里是天空中最亮的X射线源之一。慧眼卫星快速回响，对这一重要天体举办了长达几个月的高频次定点视察，积聚了海量的视察数据。基于这些视察数据，研究团队发明MAXI J1820+070在很宽的能段范畴内都存在低频QPO现象，最高能量高出200 keV，比慧眼卫星之前的QPO能量上限险些提高了一个数量级，说明该QPO并不来自吸积盘的热辐射区域；进一步的研究还表白，QPO的频率和变革幅度都不随能量改变，且能量较低的QPO晚于能量较高的QPO发生，这些都和已有的风行模子严重斗嘴。因此研究团队提出，该低频QPO应该发生于黑洞视界四周喷流的进动，很大概是黑洞自转发生的广义相对论的参考系拖曳效应发生的。

喷流是举动速度靠近光速的高速物质流，以前在射电、可见光和X射线波段从许多黑洞X射线双星系统以及中心是超大质量黑洞（质量是百万到百亿倍太阳质量）的遥远类星体中都视察到过，是黑洞系统的一种主要视察特征，也是黑洞系统在吞噬周围物质的进程中对周围情况发生显著反馈影响的一种主要手段。可是这些喷流间隔黑洞都很是远（凡是位于黑洞视界半径百万倍以上的间隔，而在这样的间隔处黑洞的引力实际上已经不起浸染了），因此并不清楚这些喷流到底发源于间隔黑洞多远的位置，以及是如何从黑洞的强引力场中逃出而且被加快到靠近光速的。慧眼卫星的视察第一次将喷流的源头定位到间隔黑洞上百公里（几倍黑洞视界半径）的区域，这是迄今为止视察到的间隔黑洞最近的相对论喷流，对付研究黑洞四周的广义相对论效应、物质动力学进程和辐射机制等具有重大意义。

慧眼卫星关于MAXI J1820+070中低频QPO现象的研究成就显示了其研究天体高能X射线快速光变的强大本领。将来慧眼卫星有望发明更多的高能低频QPO现象，全面加深人们对付低频QPO现象的领略。

慧眼卫星是我国第一颗空间X射线天文卫星，高能所是慧眼卫星项目提出单元，并牵头认真卫星有效载荷、地面应用系统和科学研究事情，航天五院认真卫星系统的事情并包袱卫星平台研制，介入慧眼卫星工程的尚有清华大学、中国科学院国度空间科学中心、北京师范大学等单元。

相关链接：https://www.nature.com/articles/s41550-020-1192-2

低频QPO发源于环绕黑洞进动的高速喷流

慧眼卫星首次探测到了能量在200keV以上的低频QPO

慧眼卫星发明白离黑洞最近的喷流发生的准周期调制信号