点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:用“慧眼”看黑洞双星
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

用“慧眼”看黑洞双星

来源:《中国科学报》2021-02-18 09:43

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  早在上世纪60年代,天文学家就在银河系中探测到了X射线辐射源。在这些X射线源中,天鹅座X-1是第一个被认为存在黑洞的双星系统。随着天文学的发展,在银河系中发现的黑洞X射线双星系统越来越多。

  目前普遍认为,在黑洞X射线双星中,伴星物质被黑洞引力捕获,旋转着逐渐向黑洞运动,形成吸积盘结构,而在吸积盘内区附近又会形成高温冕。然而,冕在黑洞附近如何运动,一直是致密天体研究中的未解之谜。

  2月15日,《自然—通讯》在线发表了“慧眼”卫星的最新科研成果。通过分析“慧眼”卫星观测数据,科学家发现了黑洞双星中逃离黑洞强引力场向外高速运动的等离子体流(冕),并且首次在黑洞双星中观测到冕的速度演化。

  “慧眼”所见

  高温冕是怎么运动的?由于缺少观测数据,科学家们只能从理论上对这个问题做一些猜想。直到“慧眼”卫星的数据传回来,人们才有了破解这一难题的机会。

  2018年3月,距地球大约11300光年处的黑洞X射线双星MAXI J1820+070发生爆发,而且在相当长一段时间里是天空中最亮的X射线源之一。

  论文第一作者、武汉大学天体物理中心博士游贝表示,在此期间,“慧眼”卫星对这个天体的爆发进行了高频次的观测。

  2020年,通过分析“慧眼”卫星的时变数据,由中科院高能物理研究所领衔的研究团队,在MAXI J1820+070中发现了迄今为止能量最高的低频准周期振荡信号,提供了从黑洞视界附近向外发出相对论喷流,或者说向外高速运动的等离子体流的观测证据。

  此后,通过分析“慧眼”卫星的能谱数据,由武汉大学天体物理中心领衔的研究团队又发现,当X射线辐射强度逐渐减小,亦即冕逐渐衰弱时,从冕出射的光子,照射到吸积盘和无穷远处的流量比值在减弱,也就是说,冕对吸积盘的照射程度在减弱。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。

  “这两项相互印证的研究成果,展示了‘慧眼’卫星进行宽能段时变和能谱研究的综合优势。”“慧眼”卫星首席科学家张双南说。

  与理论预期相反

  然而,这一观测结果,与理论预期恰恰相反。

  现有理论认为,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,反之,当X射线辐射流强逐渐下降时,冕越靠近黑洞,引力弯曲效应越强,冕辐射出的X射线光子会有更大比例照射到吸积盘上,增强冕对吸积盘的照射。

  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,即尺度在减小。那么,按照现有理论推理,冕对吸积盘的照射应该增强。然而,观测到的情况却并非如此。

  研究人员介绍,目前对此最合理的解释是,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。研究团队进一步发现,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。“这为我们已经发现的离黑洞很近的相对论喷流,提供了独立的观测证据和物理解释。”游贝说。

  这项研究最终表明,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。

  游贝表示,此研究第一次系统地描绘了黑洞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。(倪思洁)

[ 责编:张梦凡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平出席“上海合作组织+”会议并发表重要讲话

  • 习近平出席上海合作组织成员国元首理事会第二十六次会议并发表重要讲话

独家策划

推荐阅读
开学第一天,浙江省温州市广场路小学“我的暑期科学发现”发布会现场,孩子们正轮流上场展示自己的暑期探究成果。
2026-09-02 12:09
恒星形成率降到约四成,作为重要“气罐”的中性氢却仍保有七成以上。宇宙为何“有气难成星”?
2026-09-02 12:06
9月1日,以“科技改变生活 创新赢得未来”为主题的2026年全国科普月活动全面启动。
2026-09-02 12:21
今年夏天,全国用电负荷持续高位运行,屡创新高。这份“负荷迎峰值、居民却无感”的反差并非偶然,而是得益于我国电力系统的稳定供应,彰显了我国新型能源体系建设的显著成效。
2026-09-02 12:20
作为装置“心脏”的超导磁体性能,往往决定了这些装置能在冲击极限的路上走多远。通上电流的瞬间,超导线圈要承受巨大电磁力的拉扯。此时,一根看上去不起眼的“金属带子”成了决定“心脏”承受力的关键。
2026-09-02 12:12
随着全球气候变化的加剧,干旱已成为威胁森林生态系统稳定与制约林木生长的主要环境因子。
2026-09-02 10:45
中共中央、国务院日前转发了《中央宣传部、司法部关于开展法治宣传教育的第九个五年规划(2026—2030年)》,标志着全民普法正式开启“九五”的新周期。
2026-09-01 09:42
开学季来临,从近红外光醒脑仪、α脑波音频智慧仪,到加入红光模块的哺光台灯、模拟户外远眺的雾视屏……各类宣称能“醒脑”“护眼”的产品在电商平台热卖。他进一步指出,儿童颅骨厚度、密度与成人差异显著,目前尚无任何一项权威神经科学研究支持健康儿童使用此类设备。
2026-09-01 09:36
2026中国国际大数据产业博览会上,观众围观机器人表演。文生图、文生视频、音乐生成等一系列智能服务背后,核心驱动便是词元。用国家数据发展研究院院长胡坚波的话说,词元的生产就是以算力作为底座、以数据作为语料、以模型作为中枢来开展智能的工作。
2026-09-01 09:31
长期以来,美国亚利桑那州布莱克河西支流的本土阿帕奇鳟和圆尾鳅,一直难以与入侵的溪红点鲑竞争。研究超级雄鱼的科学家已经锁定了另外10个目标,包括白斑狗鱼、玻璃梭鲈、斑点叉尾鮰,甚至牛蛙。
2026-09-01 09:29
UDP-葡萄糖从细胞质一侧进入亲水口袋,神经酰胺则从膜内侧“横向”滑入疏水通道,两条通道最终在催化中心汇合。在此基础上,他们进一步解析了UGCG与多种代表性抑制剂结合的结构,试图看清药物究竟如何把这道“总闸门”关小。
2026-09-01 09:26
冰川持续消融直接推动高原冰湖数量、面积大幅增长,极大加剧了冰湖溃决洪水、泥石流等灾害风险。
2026-08-31 10:00
“咩——”眼下,新疆籽用西葫芦陆续成熟,双河市石峪镇的千亩籽用西葫芦地里,来了群特殊的“帮手”。每年8月,山区牧场的牧草逐渐进入枯萎期,牧民便会和籽用西葫芦种植户们提前联系,协商把羊群转场到这里。
2026-08-31 09:59
真正把“技术可行”与“应用可行”“商业可行”结合起来,做到在场景中磨技术、在市场中促转化,产业创新的种子和幼苗才能更好成长为参天大树  当下,具身智能产业正发生一场耐人寻味的双向奔赴。
2026-08-31 09:58
元英进解释道,生物制造过程中,生物反应通常条件温和,原料来自可再生资源或废弃物,生产流程能减少有毒试剂和资源消耗。
2026-08-31 09:55
作为本届运动会全新增设的青少年赛项,足球3V3 U19组别允许中小学生同场竞技。
2026-08-31 09:54
围绕海洋、低空、低碳、新能源、智驾等领域发布两批共60个场景,今年场景清单预计将扩容至100个以上。
2026-08-31 09:54
在机器人足球互动区,身高不足1米的小型人形机器人成为射门球员,现场的小观众担任守门员,开启点球大战,战况激烈。
2026-08-28 09:29
由此而言,坚持让人工智能服务立德树人这一根本任务,助力“五育”并举、促进学生全面发展,才能让人工智能成为赋能教育和学生的有力臂膀。
2026-08-28 09:23
“十五五”期间国家电网将加快特高压通道建设
2026-08-28 04:55
加载更多