來(lái)自加納里亞斯航空航天研究所的天文學(xué)家，首次探測(cè)到X射線雙星黑洞爆發(fā)期間產(chǎn)生黑洞風(fēng)的持續(xù)紅外線發(fā)射。到目前為止，這些物質(zhì)流只在其他波長(zhǎng)范圍內(nèi)被探測(cè)到，例如X射線或可見(jiàn)光范圍內(nèi)，這取決于黑洞消耗其周圍物質(zhì)的相位。

這項(xiàng)研究提供了第一個(gè)證據(jù)，表明風(fēng)在整個(gè)噴發(fā)過(guò)程中都存在，與階段無(wú)關(guān)，這代表著在理解恒星質(zhì)量黑洞的神秘吸積過(guò)程方面向前邁出了一步。

其研究發(fā)現(xiàn)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》期刊上。X射線雙星，顧名思義，就是在X射線中發(fā)出強(qiáng)輻射的雙星，它們是由一個(gè)致密物體形成，通常是一個(gè)黑洞，有一個(gè)恒星伴星。低質(zhì)量X射線雙星(LMXB)有質(zhì)量等于或小于太陽(yáng)質(zhì)量的伴星。在這些系統(tǒng)中，兩顆恒星的軌道距離非常小，以至于恒星的部分質(zhì)量落入黑洞引力井，在其周圍形成了一個(gè)扁平的物質(zhì)圓盤(pán)，這個(gè)過(guò)程叫做吸積，這個(gè)盤(pán)就是吸積盤(pán)。

暫時(shí)性X射線雙星是指那些最初附著在黑洞上的質(zhì)量很小，其亮度太低，無(wú)法從地球上檢測(cè)到的雙星，但它會(huì)過(guò)渡到爆發(fā)狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，黑洞的吸積率會(huì)增加，圓盤(pán)中的物質(zhì)會(huì)升溫，達(dá)到100萬(wàn)到1000萬(wàn)開(kāi)爾文。在這些可能持續(xù)幾周到幾個(gè)月的噴發(fā)期間，該系統(tǒng)會(huì)發(fā)射大量X射線，其亮度會(huì)增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)。天文學(xué)家仍然不知道在這些吸積過(guò)程中發(fā)生的確切物理過(guò)程。加納里亞斯航空航天研究所（IAC）的博士前研究員

第一作者哈維爾·桑切斯·西拉斯解釋說(shuō)：在這些系統(tǒng)中，物質(zhì)受到的引力場(chǎng)是宇宙中最強(qiáng)的，因此X射線雙星是自然為我們提供的物理實(shí)驗(yàn)室，用于研究致密物體和它們周圍物質(zhì)的行為?？茖W(xué)家需要了解的最重要物理過(guò)程之一是在吸積過(guò)程中噴出的物質(zhì)風(fēng)。加納里亞斯航空航天研究所（IAC）的研究員、研究的合著者Teo Mu?oz Darias說(shuō)：對(duì)這些系統(tǒng)中風(fēng)的研究是理解吸積過(guò)程的關(guān)鍵，因?yàn)轱L(fēng)可以排出比黑洞吸積更多的物質(zhì)。

同樣的風(fēng)，不同的狀態(tài)

在2018-2019年的一次噴發(fā)中，在紅外范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了來(lái)自黑洞Maxi J1820+070的風(fēng)。在過(guò)去的二十年里，在所謂的“軟”噴發(fā)期間，天文學(xué)家在X射線中觀察到了風(fēng)，在這種噴發(fā)中，吸積盤(pán)發(fā)出的輻射占主導(dǎo)地位，顯示出高亮度。現(xiàn)在，加納里亞斯航空航天研究所（IAC）同一研究小組在硬吸積狀態(tài)下發(fā)現(xiàn)了可見(jiàn)波長(zhǎng)的風(fēng)，其特征是出現(xiàn)了基本上垂直于吸積盤(pán)的急流，并在射電波長(zhǎng)發(fā)出強(qiáng)烈的輻射。

在目前的研究中發(fā)現(xiàn)了噴發(fā)的整個(gè)演化過(guò)程中，在硬吸積狀態(tài)和軟吸積狀態(tài)下都存在紅外風(fēng)，因此它們的存在不依賴于吸積狀態(tài)，這是第一次觀測(cè)到這種類型的風(fēng)。同時(shí)在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，風(fēng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性與2019年觀測(cè)到的相似，風(fēng)速最高可達(dá)1800公里/秒。這些數(shù)據(jù)表明，這兩種情況下的風(fēng)都一樣，但它的能見(jiàn)度在噴發(fā)演變過(guò)程中會(huì)改變波長(zhǎng)，這將表明該系統(tǒng)在噴發(fā)過(guò)程中正在失去質(zhì)量和角動(dòng)量。

這些研究結(jié)果意義重大，因?yàn)樗鼈優(yōu)檫@些系統(tǒng)中風(fēng)的全球圖景增加了新元素，并代表著朝著完全理解恒星質(zhì)量黑洞吸積過(guò)程的目標(biāo)邁出了一步。

博科園｜研究/來(lái)自：加納里亞斯航空航天研究所

參考期刊《天文學(xué)與天體物理學(xué)》

DOI: 10.1051/0004-6361/202038406

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