中國日報2月17日電（記者 張之豪）2021年2月15日，國際著名期刊《Nature Communications》（自然？通訊）在線發(fā)表了慧眼（The Hard X-ray Modulation Telescope, HXMT）衛(wèi)星的最新科研成果：通過分析慧眼衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了黑洞雙星中逃離黑洞強引力場向外高速運動的等離子體流（簡稱，冕），并且首次在黑洞雙星中觀測到冕的速度演化。研究表明，冕趨向黑洞收縮的同時，也以相對論速度向外運動，而且冕的尺度越小，速度越大。這項成果為研究冕在黑洞吸積過程中的運動提供了重要依據(jù)。
研究工作題為“Insight-HXMT observations of jet-like corona in a black hole X-ray binary MAXI J1820+070”（《慧眼衛(wèi)星在黑洞X射線雙星MAXI J1820+070中發(fā)現(xiàn)了向外運動的冕》），由武漢大學，中科院科學院高能物理研究所（簡稱，高能所）、國家天文臺，南京大學，清華大學等單位的研究人員共同完成。武漢大學是第一單位，天體物理中心游貝博士是第一作者，王偉教授和高能所張雙南研究員是共同通訊作者?；垩坌l(wèi)星是中國第一顆X射線天文臺，該成果是武漢大學對慧眼科學成果的重要貢獻。
早在上世紀60年代，天文學家就在銀河系中探測到了X射線輻射源。在這些X射線源中，天鵝座X-1(Cygnus X-1)是第一個被認為存在黑洞的雙星系統(tǒng)。隨著天文學的發(fā)展，在銀河系中發(fā)現(xiàn)的黑洞X射線雙星系統(tǒng)越來越多。目前普遍認為，在黑洞X射線雙星中，伴星物質被黑洞引力捕獲，旋轉著逐漸向黑洞運動，形成吸積盤結構，而在吸積盤內區(qū)附近又會形成高溫冕。然而，冕在黑洞附近如何運動一直是致密天體研究中的一個未解之謎。
2018年3月，距我們大約11,300光年處的黑洞X射線雙星MAXI J1820+070發(fā)生爆發(fā)，而且在相當長一段時間里是天空中最亮的X射線源之一?；垩坌l(wèi)星對這個天體的爆發(fā)進行了高頻次的觀測。2020年，通過分析慧眼衛(wèi)星的時變數(shù)據(jù)，由高能所領銜的研究團隊在MAXI J1820+070中發(fā)現(xiàn)了迄今為止能量最高的低頻準周期振蕩（quasi-periodic oscillation，QPO）信號，提供了從黑洞視界附近向外發(fā)出相對論噴流（向外高速運動的等離子體流）的觀測證據(jù)。近期，通過分析慧眼衛(wèi)星的能譜數(shù)據(jù)，由武漢大學天體物理中心領銜的研究團隊發(fā)現(xiàn)，當X射線輻射強度逐漸減小，亦即冕逐漸衰弱時，其對吸積盤的照射程度（即，從冕出射的光子，照射到吸積盤和無窮遠處的流量比值）也在減弱。研究團隊指出，從冕中出射的X射線光子對吸積盤的照射強弱，依賴冕的運動速度以及黑洞的引力場。
冕在黑洞吸積過程中如何運動尚不明確。以往的研究比較側重于理論，觀測證據(jù)相對較少。理論上，當冕以相對論速度向外運動時，相對論性集束效應（relativistic beaming effect）會削弱冕對吸積盤的照射。對同時期MAXI J1820+070的X射線時變分析顯示，當X射線輻射流強逐漸下降時，冕的幾何尺度趨向黑洞收縮（即尺度在減?。?。而越靠近黑洞，引力彎曲效應越強，吸積盤相對于冕的張角越大，冕輻射出的X射線光子本應有更大比例照射到吸積盤上，增強冕對吸積盤的照射，而這和研究團隊對慧眼觀測數(shù)據(jù)的分析結果相反。研究團隊指出，目前這一現(xiàn)象最合理的解釋是：冕在收縮的同時，冕中的等離子體流正在以相對論速度向外運動，這為慧眼團隊已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的離黑洞很近的相對論噴流提供了獨立的觀測證據(jù)和物理解釋。研究團隊進一步發(fā)現(xiàn)，冕尺度越小，速度越大，因此冕物質運動的相對論性集束效應抑制了黑洞的引力彎曲效應。此研究成果第一次系統(tǒng)地描繪了黑洞X射線雙星在爆發(fā)過程中，等離子體流逃離黑洞引力場的速度演化，對于理解黑洞吸積過程和相對論效應意義重大。
慧眼衛(wèi)星通過其時變數(shù)據(jù)，在MAXI J1820+070的黑洞視界附近發(fā)現(xiàn)了以相對論速度向外運動的等離子體流，及其進動過程；而利用其能譜數(shù)據(jù)，也發(fā)現(xiàn)了以相對論速度向外運動的等離子體流，及其速度的演化。這兩項相互印證的研究成果，展示了慧眼衛(wèi)星進行寬能段時變和能譜研究的綜合優(yōu)勢。
（源自《中國日報網(wǎng)》2021-02-17 中文原創(chuàng)版 原版鏈接https://cn.chinadaily.com.cn/a/202102/17/WS602cbedfa3101e7ce973fd0f.html）
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