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我国慧眼卫星发现间隔黑洞最近的超高速喷流,是怎样发现的?

当地时间2020年9月21日,我国慧眼卫星团队在世界尖端学术期刊《天然》的旗下的地理学专刊《天然地理学》上在线宣布了名为《硬X射线调制望远镜在一个黑洞X射线双星里发现200?keV以上能量振动》的论文,发布了我国慧眼卫星HXMT对X射线双星MAXI J1820+070的观测数据,观测成果表明,黑洞在200?keV以上反常高的能段下仍然存在低频准周期振动。

下面咱们来简略解读一下这次的发现是怎么回事,我确保下文不会再有整串的英文了……

在开端前咱们先说说慧眼卫星是干嘛的。慧眼卫星的英文全称是硬X射线调制望远镜,是我国发射的首颗地理观测卫星,2017年6月15日由长征四号乙运载火箭成功发射并随即打开地理观测。它是现在世界上最活络的硬X射线望远镜,其勘探规模掩盖从1keV-3MeV的能量规模。

2017年8月,在升空两个月后,慧眼卫星即与全球多家地理台一同对新发现的GW170817引力波信号中的双中子星兼并事情的电磁对应体进行电磁波段的联合观测,尽管终究什么都没发现,但没发现不等于没奉献,慧眼的“什么都没发现对双中子星兼并中高能区的电磁辐射性质做出了严厉的约束,这对双中子星兼并电磁辐射模型的树立含义严重。

回到本次黑洞X射线双星MAXI J1820+070的观测,,中科院高能所的“慧眼”团队,检测到该X射线源在很宽的能量规模内存在低频准周期振动,下图为慧眼在1keV-250keV能量规模内的低频准周期振动,成果显现,即便在200keV-250keV的高能段下,该振动仍然存在,而且改变周期和起伏根本不变。

在此前,科学家对低频准周期振动的构成机制不太确认,大致有两种猜测,一种是由吸积盘不稳定性导致的,另一种猜测是黑洞周围时空发生周期性进动发生的。

此次在200keV以上能段检测到低频准周期振动排除了前一种或许,因为理论上黑洞吸积盘经过热辐射是无法发生这么高能量的辐射的。能发生如此高的能量辐射只能是黑洞南北极的高速喷流,以挨近光速的速度从南北极喷出时,高温辐射加上相对论性喷流的超高速发生的。

所以,这次观测到的能量如此高的低频准周期振动应该是由黑洞喷流发生的。在慧眼团队给出的此次事情的构成机制:因为这个黑洞的自旋轴与喷流存在必定的夹角,依据广义相对论,黑洞在旋转时对周围时空发生拖拽,这称为参考系拖拽,高速旋转的时空使黑洞南北极近光速喷发而出的黑洞喷流也发生了进动,然后构成了这种振动。

而依照理论,越挨近黑洞的喷流发生的辐射才能越高,慧眼团队据此计算在如此高的能量下,该喷流方位间隔黑洞是十分挨近的,估量在数百公里左右,这是迄今看到间隔黑洞最近的黑洞喷流了。

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