离黑洞最近的喷流，慧眼找到了！
离黑洞最近的喷流，慧眼找到了！
2018年3月，黑洞X射线双星MAXI J1820+070发作，成为一百多天里空中最亮的X射线源之一。天文学家通过“慧眼”卫星对其举办视察，发明白迄今为止能量最高的低频准周期振荡，能量高出200千电子伏特。
如此高能的低频准周期振荡从何而来？9月22日《自然-天文学》上线的文章中，来自中科院高能物理所、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团队指出，这大概与黑洞四周向外高速举动的等离子体喷流有关。
准周期振荡（quasi-periodic oscillation，QPO）在X射线双星中普遍存在，调查双星系统的光变曲线，可发明类周期性的坎坷调制，这是准周期振荡的显著特征之一。
人类最早于上世纪80年月视察到准周期振荡，但该现象的起因一直不明白。今朝较为主流的理论模子有两种：物质落向黑洞时形成的吸积盘不稳，导致X射线辐射呈现振荡；接近黑洞的冕状X射线辐射区产生振荡或进动，导致准周期振荡发生。
研究准周期振荡需要借助X射线卫星，但以往的卫星视察大多会合在30千电子伏特以下的能区，不能充实检讨相关理论模子。借助视察能段为1-250千电子伏特的“慧眼”，研究者发明，黑洞双星MAXI J1820+070在慧眼的视察能段范畴内都呈现了低频准周期振荡，个中能量最高者高出200千电子伏特，相较于之前的视察功效，能量提高了近一个量级。
研究团队指出，如此高的能量意味着准周期振荡并非来自吸积盘热辐射区域。他们还发明，准周期振荡的频率和变革幅度不会随能量改变，且能量较低的准周期振荡比能量较高者发生的更晚。这些都与现有理论模子相悖。
天文学家阐明，高能低频准周期振荡大概来自黑洞四周的喷流进动。喷流是举动速度靠近光速的物质流，黑洞吞噬周围物质时，大概会发生喷流，这是黑洞系统的主要视察特征。
以往视察到的喷流间隔黑洞较远，大多位于黑洞视界半径百万倍以上的处所，这导致研究者无法确认喷流毕竟如何发生、速度为何如此之高。但本次颁发的研究中，喷流源头首次被定位到黑洞视界半径几倍的区域，约距黑洞数百公里，这是人类迄今为止视察到的、离黑洞最近的相对论喷流。
研究团队暗示，这一发明对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，也显示出“慧眼”卫星研究天体高能X射线快速光变的强大本领。将来，通过“慧眼”，科学家有望发明更多高能低频准周期振荡，加深人们对这一现象的领略。
相关论文信息：DOI：https://doi.org/10.1038/s41550-020-1192-2
低频准周期振荡发源于环绕黑洞进动的高速喷流（图片来历：中科院高能物理所）
慧眼卫星首次探测到了能量在200keV以上的低频准周期振荡（图片来历：中科院高能物理所）
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（图片来历：中科院高能物理所）
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