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【光明日報】我國科學家觀測到超大質量黑洞的“心跳”

發表日期:2020-06-15來源:放大 縮小

  記者從亚洲彩票獲悉,該研究所科研人員與英國合作者共同再次觀測到了來自一個超大質量黑洞的“心跳”——X射線准周期震蕩信號。這種信號的周期攜帶了關于黑洞視界附近的物質尺度和結構的關鍵信息,新發現或將讓我們對黑洞這一特殊的天體有更深刻的理解。

  宇宙中存在大量具有百萬至上億個太陽質量的黑洞。漂浮在星際空間中的物質會被黑洞的引力所俘獲,在逐漸落入黑洞的過程中,會形成一個圓盤狀的結構,並在黑洞周圍很小的空間裏釋放大量的能量,從而産生很強的高能輻射,例如X射線。周期性重複的高能輻射信號被稱爲黑洞的“心跳”,但在科學家的觀測中,黑洞的“心跳”極少被發現。

  2007年,科學家們首次發現被命名爲RE J1034+396的黑洞,其X射線輻射具有一小時左右的周期性震蕩信號。這個黑洞距離地球6億光年,是具有兩百萬個太陽質量的超大質量黑洞。2011年以後,由于該黑洞的視線方向離太陽太近,對其“心跳”信號的監測也停止了。

  2018年,中國科學院国家天文台金驰川研究員领衔的研究团队利用XMM-牛顿卫星、“核光谱望远镜阵列(NuSTAR)”卫星和“雨燕(Swift)”卫星,对RE J1034+396开展联合观测,并最终确认它的“心跳”不仅仍然存在,而且比10年前更强了。这是目前观测到的超大质量黑洞“心跳”信号的最长持续时间。

  研究人員介紹,目前已知唯一一個能夠産生類似“心跳”信號的黑洞,是一個位于銀河系旋臂內、被稱爲GRS 1915+105的小黑洞。該黑洞的質量是12個太陽質量,正快速地從其旁邊的一顆恒星吸收物質,並以67赫茲左右的“心率”産生X射線“心跳”信號。

  通过简单的质量对比,科学家们估算了RE J1034+396的理论“心率”,发现和实测“心率”很一致。論文的合作者之一,来自英国杜伦大学的克里斯·东尼教授说:“我们目前的理解是这种‘心跳’信号源自黑洞视界附近高温物质的周期性结构变化过程。通过与GRS 1915+105这个小黑洞的对比,证明了虽然不同类型的黑洞质量差别可达数十万倍以上,但他们在一些特殊行为的表现方面却非常类似。”

  論文第一作者兼通讯作者金驰川研究員表示:“这个‘心跳’信号首次证明来自超大质量黑洞的这类周期性信号可以长期保持稳定,并为我们提供了深入研究其物理机制和起源的重要线索和绝佳机会。RE J1034+396也可以成为我国下一代X射线天文卫星,例如爱因斯坦探针(EP)卫星和加强型X射线时变与偏振空间天文台卫星(eXTP)的重要观测目标之一。”该研究团队目前正对多颗卫星的数据进行深入分析,以期对该“心跳”信号的性质有更多了解,并与银河系内的小质量黑洞作对比,从而获得对黑洞视界附近的物理过程的更深刻理解。

  (原载于《光明日报》 2020-06-15 08版)

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