2018年3月，黑洞X射線雙星MAXI J1820+070爆發(fā)，成為一百多天里空中最亮的X射線源之一。天文學(xué)家通過“慧眼”衛(wèi)星對其進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)了迄今為止能量最高的低頻準(zhǔn)周期振蕩，能量超過200千電子伏特。
　　如此高能的低頻準(zhǔn)周期振蕩從何而來？由中科院高能物理研究所、英國南安普敦大學(xué)、德國圖賓根大學(xué)、中科院上海天文臺等單位研究人員組成的研究團(tuán)隊(duì)，在《自然—天文學(xué)》9月22日上線的文章中指出，這可能與黑洞附近向外高速運(yùn)動的等離子體噴流有關(guān)。
　　準(zhǔn)周期振蕩在X射線雙星中普遍存在，觀察雙星系統(tǒng)的光變曲線，可發(fā)現(xiàn)類周期性的高低調(diào)制，這是準(zhǔn)周期振蕩的顯著特征之一。
　　人類最早于上世紀(jì)80年代觀測到準(zhǔn)周期振蕩，但該現(xiàn)象的起因一直不明了。目前較為主流的理論模型有兩種：物質(zhì)落向黑洞時(shí)形成的吸積盤不穩(wěn)，導(dǎo)致X射線輻射出現(xiàn)振蕩；靠近黑洞的冕狀X射線輻射區(qū)發(fā)生振蕩或進(jìn)動，導(dǎo)致準(zhǔn)周期振蕩產(chǎn)生。
　　研究準(zhǔn)周期振蕩需要借助X射線衛(wèi)星，但以往的衛(wèi)星觀測大多集中在30千電子伏特以下的能區(qū)，不能充分檢驗(yàn)相關(guān)理論模型。借助觀測能段為1~250千電子伏特的“慧眼”，研究者發(fā)現(xiàn)黑洞雙星MAXI J1820+070在慧眼的觀測能段范圍內(nèi)出現(xiàn)了低頻準(zhǔn)周期振蕩，其中能量最高者超過200千電子伏特，相較于之前的觀測結(jié)果，能量提高了近一個量級。
　　研究團(tuán)隊(duì)指出，如此高的能量意味著準(zhǔn)周期振蕩并非來自吸積盤熱輻射區(qū)域。他們還發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)周期振蕩的頻率和變化幅度不隨能量改變，且能量較低的準(zhǔn)周期振蕩比能量較高者產(chǎn)生得更晚。這些都與現(xiàn)有理論模型相悖。
　　天文學(xué)家分析，高能低頻準(zhǔn)周期振蕩可能來自黑洞附近的噴流進(jìn)動。噴流是運(yùn)動速度接近光速的物質(zhì)流，黑洞吞噬周圍物質(zhì)時(shí)，可能會產(chǎn)生噴流，這是黑洞系統(tǒng)的主要觀測特征。
　　以往觀測到的噴流距離黑洞較遠(yuǎn)，大多位于黑洞視界半徑百萬倍以上的地方，這導(dǎo)致研究者無法確認(rèn)噴流究竟如何產(chǎn)生、速度為何如此之高。但本次發(fā)表的研究中，噴流源頭首次被定位到黑洞視界半徑幾倍的區(qū)域，約距黑洞數(shù)百公里，這是人類迄今為止觀測到的、離黑洞最近的相對論噴流。
　　研究團(tuán)隊(duì)表示，這一發(fā)現(xiàn)對研究黑洞附近的廣義相對論效應(yīng)、物質(zhì)動力學(xué)過程和輻射機(jī)制等具有重要意義，也顯示出“慧眼”衛(wèi)星研究天體高能X射線快速光變的強(qiáng)大能力。
　　相關(guān)論文信息：
　　https://doi.org/10.1038/s41550-020-1192-2
　?。ㄔd于《中國科學(xué)報(bào)》 2020-09-23 第1版 要聞）