強(qiáng)大的黑洞可以吞噬一切，甚至連光也無(wú)法逃脫?？芍袊?guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)通過我國(guó)首顆空間X射線天文衛(wèi)星“慧眼”觀測(cè)數(shù)據(jù)最新研究發(fā)現(xiàn)，而一種被稱為“冕”的高速等離子體流竟然可以逃離黑洞，這為人們帶來(lái)了黑洞強(qiáng)引力場(chǎng)的新認(rèn)知。
2月15日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》在線發(fā)表了這項(xiàng)新科研成果。研究表明，冕趨向黑洞收縮的同時(shí)，也以相對(duì)論速度向外運(yùn)動(dòng)，而且冕的尺度越小，速度越大。同時(shí)，這項(xiàng)成果也為研究冕在黑洞吸積過程中的運(yùn)動(dòng)提供了重要依據(jù)。
▲“慧眼”衛(wèi)星在太空的藝術(shù)想象圖（高能所“慧眼”衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)提供）
該研究由武漢大學(xué)，中科院科學(xué)院高能物理研究所（簡(jiǎn)稱高能所）、國(guó)家天文臺(tái)，南京大學(xué)，清華大學(xué)等單位的研究人員共同完成。武漢大學(xué)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。
據(jù)現(xiàn)有對(duì)黑洞的認(rèn)知，黑洞吞噬恒星的過程，通常以“雙星共舞”的形式展開。早在上世紀(jì)60年代，天文學(xué)家就在銀河系中探測(cè)到了X射線輻射源。在這些X射線源中，天鵝座X-1是第一個(gè)被認(rèn)為存在黑洞的雙星系統(tǒng)。隨著天文學(xué)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(lái)越多。
天文學(xué)界普遍認(rèn)為，黑洞本身雖然無(wú)光，但在黑洞X射線雙星中，伴星物質(zhì)被黑洞引力捕獲，旋轉(zhuǎn)著逐漸向黑洞運(yùn)動(dòng)，形成可被觀測(cè)到的發(fā)著橘黃光暈的盤狀結(jié)構(gòu)，這也就是通常所說的吸積盤。
▲“慧眼”衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)離黑洞最近的噴流產(chǎn)生的準(zhǔn)周期調(diào)制信號(hào)的藝術(shù)想象示意圖（高能所“慧眼”衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)提供）
在吸積盤內(nèi)區(qū)附近，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一團(tuán)超高溫等離子體高溫冕。然而，冕在黑洞附近是如何運(yùn)動(dòng)的，一直是致密天體研究中的一個(gè)未解之謎。
2018年3月，距地球大約1.13萬(wàn)光年處的黑洞X射線雙星MAXI J1820+070發(fā)生爆發(fā)，在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間里，成為天空中最亮的X射線源之一?！盎垩邸毙l(wèi)星隨即對(duì)這個(gè)天體的爆發(fā)進(jìn)行了高頻次觀測(cè)。
2020年，高能所領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)通過分析“慧眼”衛(wèi)星的時(shí)變數(shù)據(jù)，在這顆黑洞雙星中發(fā)現(xiàn)了迄今為止能量最高的低頻準(zhǔn)周期振蕩（QPO）信號(hào)，提供了從黑洞視界附近向外發(fā)出相對(duì)論噴流（向外高速運(yùn)動(dòng)的等離子體流）的觀測(cè)證據(jù)。
近期，通過分析“慧眼”衛(wèi)星的能譜數(shù)據(jù)，武漢大學(xué)天體物理中心領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)X射線輻射強(qiáng)度逐漸減小，亦即冕逐漸衰弱時(shí)，其對(duì)吸積盤的照射程度也在減弱。
▲“慧眼”衛(wèi)星首次探測(cè)到冕的動(dòng)力學(xué)演化。（研究團(tuán)隊(duì) 供圖）
研究團(tuán)隊(duì)指出，目前這一現(xiàn)象最合理的解釋是：冕在收縮的同時(shí)，冕中的等離子體流正在以相對(duì)論速度向外運(yùn)動(dòng)，這為慧眼團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的離黑洞很近的相對(duì)論噴流提供了獨(dú)立的觀測(cè)證據(jù)和物理解釋。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，冕尺度越小，速度越大，因此冕物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)論性集束效應(yīng)抑制了黑洞的引力彎曲效應(yīng)。
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(chǎng)的速度演化，對(duì)于理解黑洞吸積過程和相對(duì)論效應(yīng)意義重大。
（源自《文匯報(bào)》2021年2月17日要聞版 原版鏈接http://dzb.whb.cn/2021-02-17/1/detail-714710.html）
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