銀河系發現吸積盤嚴重扭曲的神秘黑洞

據國外媒體報道,目前,一支國際天文學家小組發現銀河系一個黑洞周圍存在較大的光線亮度變化,該黑洞距離地球9600光年,推測是由吸積盤出現較大程度扭曲變形所致。

MAXI J1820+070能量爆發近3個月後發生了一件意想不到的事情,在大約17小時的時間裡,可見光曲線開始出現巨大變化,這有點像將汽車變光開關上下轉動,亮度峰值瞬間翻倍

MAXI J1820+070能量爆發近3個月後發生了一件意想不到的事情,在大約17小時的時間裡,可見光曲線開始出現巨大變化,這有點像將汽車變光開關上下轉動,亮度峰值瞬間翻倍

2018年3月,這個被命名為MAXI J1820+070的黑洞噴射新類型X射線瞬變,被國際空間站日本X射線圖像監視望遠鏡(MAXI)觀測到,該瞬變過程呈現齣劇烈爆發,MAXI J1820+070是雙星黑洞,由一顆類似太陽的低質量恆星和一顆較緊湊的天體構成,該天體可能是白矮星、中子星或者黑洞,在這種情況下,MAXI J1820+070存在一個黑洞,其質量至少是太陽的8倍。

這項發現發表在《英國皇家天文學會月刊》上,研究報告第一作者是南非天文台(SAAO)博士后研究員傑西莫·托馬斯博士。據悉,MAXI J1820+070是迄今觀測到最明亮的三個X射線瞬變天體之一,這是由於它距離地球較近,並且在銀河系模糊平面之外,因為它明亮發光可持續幾個月時間,所以才會有許多天文愛好者對其進行觀測。

美國南安普頓大學研究員菲爾·查爾斯教授解釋稱,來自正常恆星的物質被緻密天體拉入其周圍的螺旋氣體吸積盤,當吸積盤中的物質變熱且不穩定時,就會發生大規模爆發,並在穿越“事件視界(event horizon)”之前能量聚集在黑洞隨後釋放,該過程是非常混亂無序的,而且變化較大,跨越時間尺度從幾毫秒至幾個月不等。據悉,事件視界是一種時空的曲隔界線,視界中任何事件均無法對視界外的觀察者產生影響,在黑洞周圍的就是事件視界。在強大的引力影響下,黑洞附近逃逸速度會大於光速,使得任何光線都不可能從事件視界內逃離。

目前,托馬斯博士帶領研究小組設計了一個可視化系統,展示了鄰近黑洞區域出現巨大X射線輸出特徵,照亮周圍的宇宙物質,尤其是吸積盤,使吸積盤加熱至大約1萬攝氏度,該狀況下可看到釋放的可見光線,這就是為什麼當X射線爆發減弱時,可見光線也減弱。

然而,MAXI J1820+070能量爆發近3個月後發生了一件意想不到的事情,在大約17小時的時間裡,可見光曲線開始出現巨大變化,這有點像將汽車變光開關上下轉動,亮度峰值瞬間翻倍。但是X射線輸出沒有任何變化,仍然保持穩定狀態,雖然之前在其他X射線瞬變爆發中,也曾觀測到較小准周期可見光調變,但從未觀測到如此規模的變化。

是什麼原因導致這種不同尋常的變化?查爾斯教授說:“從圖像系統來看,我們可以很快排除一般性解釋,即X射線照亮了供體星內表面,因為增亮過程發生在錯誤的時間,同時,也不可能是由於伴隨軌道相對移動逐漸出現光線調變,而導致質量轉移流轟擊吸積盤產生光線變化。”

這樣就只有一種可能性解釋,即巨大X射線流照射吸積盤,並導致吸積盤出現扭曲現象。吸積盤扭曲提供了更大區域被X射線照亮,從而使視覺光線輸出急劇增大,從正確的時間進行觀測,該現象曾在有更大質量供體的X射線雙星中被觀測到,但從未在這樣低質量供體的黑洞瞬變中發現,這將為研究扭曲吸積盤結構開闢一條全新的途徑。

查爾斯教授稱,該現象增進了我們關於恆星演變的端點和緻密天體形成過程的認知理解,目前我們已知銀河系中有幾十個黑洞雙星系統,它們的質量在5-15倍太陽質量之間,它們都是通常物質累積而生長的,這正好印證了我們的最新研究結果。

大約從5年前開始,南非大型望遠鏡(SALT)勘測瞬變天體,現已發現大量緊湊雙星系統,其中包括MAXI J1820+070這樣的黑洞系統,該研究項目首席研究員大衛·巴克利教授說:“SALT望遠鏡是研究X射線雙星在爆發期變化的完美儀器,它能定期監測幾周至幾個月,並可以和其他望遠鏡的觀測協調配合。”

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