我國第一顆空間X射線天文衛星慧眼衛星又有新發現！

　　9月22日，記者從(cong) 中國科學院高能物理研究所（以下簡稱中科院高能所）獲悉，來自該所等國內(nei) 外單位的研究人員利用慧眼衛星在高於(yu) 200千電子伏特（keV）的能段發現了黑洞雙星係統的低頻準周期振蕩，這是迄今為(wei) 止發現的能量最高的低頻準周期振蕩現象。研究表明，該振蕩起源於(yu) 黑洞視界附近噴流的進動。相關(guan) 成果在線發表於(yu) 《自然·天文學》上。

慧眼衛星發現了離黑洞最近的噴流產(chan) 生的準周期調製信號   受訪者供圖

　　致密天體(ti) 研究的待解難題

　　發現於(yu) 20世紀80年代的低頻準周期振蕩，是一種在X射線雙星中普遍存在的時變現象，表現為(wei) 光變曲線上出現類似周期性但是並非精確周期性的調製信號。“30多年來，低頻準周期振蕩的起源一直是致密天體(ti) 研究的一個(ge) 待解難題。”論文第一作者、中科院高能所馬想博士說。

　　目前，解釋低頻準周期振蕩現象最流行的模型有兩(liang) 類。一類模型認為(wei) ，物質在旋轉落向黑洞的過程中形成吸積盤，這個(ge) 吸積盤的不穩定性會(hui) 導致X射線輻射產(chan) 生振蕩；另一類模型認為(wei) ，靠近黑洞的冕狀X射線輻射區的進動或振蕩導致X射線輻射產(chan) 生準周期調製信號。

　　“在慧眼衛星之前，X射線衛星隻具有研究30keV以下能區低頻準周期振蕩的能力，很難區分這些模型。”論文共同通訊作者、中科院高能所陶煉博士說。慧眼衛星的有效能段為(wei) 1keV—250keV，且和國外同類衛星相比，在30keV以上的X射線能段具有最大的有效麵積，科學家期待慧眼衛星在一些黑洞中探測到30keV以上的低頻準周期振蕩現象，從(cong) 而對相關(guan) 理論模型進行更加嚴(yan) 格的檢驗。

　　黑洞附近接近光速“逃脫”物質流

　　2018年3月11日，黑洞X射線雙星MAXI J1820+070爆發，在相當長的一段時間裏成為(wei) 天空中最亮的X射線源之一。慧眼衛星快速反應，對這一重要天體(ti) 過程進行了長達幾個(ge) 月的高頻次定點觀測，積累了海量的觀測數據。

　　基於(yu) 這些觀測數據，研究團隊發現MAXI J1820+070在很寬的能段範圍內(nei) 都存在低頻準周期振蕩現象，最高能量超過200keV，比慧眼衛星之前觀測到的低頻準周期振蕩能量上限幾乎提高了一個(ge) 數量級，這說明該低頻準周期振蕩並不來自吸積盤的熱輻射區域。進一步研究表明，低頻準周期振蕩的頻率和變化幅度都不隨能量改變，且能量較低的低頻準周期振蕩晚於(yu) 能量較高的低頻準周期振蕩產(chan) 生，這些都和已有的流行模型嚴(yan) 重衝(chong) 突。

　　“因此，我們(men) 提出該低頻準周期振蕩應該產(chan) 生於(yu) 黑洞視界附近噴流的進動，很可能是黑洞自轉產(chan) 生的廣義(yi) 相對論參考係拖曳效應產(chan) 生的。”論文共同通訊作者、中科院高能所研究員張雙南說。

　　所謂噴流，是指運動速度接近光速的高速物質流，是黑洞係統的一種主要觀測特征，也是黑洞係統在吞噬周圍物質的過程中對周圍環境產(chan) 生顯著反饋影響的一種主要手段。但是這些噴流距離黑洞非常遠，因此並不清楚這些噴流到底起源於(yu) 距離黑洞多遠的位置，以及是如何從(cong) 黑洞的強引力場中逃出並且被加速到接近光速的。

　　對此，張雙南表示，慧眼衛星的觀測第一次將噴流的源頭定位到距離黑洞上百公裏的區域，這是迄今為(wei) 止觀測到的距離黑洞最近的相對論噴流，對於(yu) 研究黑洞附近的廣義(yi) 相對論效應、物質動力學過程和輻射機製等具有重大意義(yi) 。

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