慧眼衛星新發現 它竟能逃離黑洞

近日，武漢大學、中科院高能所、國家天文台等聯合團隊通過分析慧眼衛星觀測數據，發現了黑洞雙星中逃離黑洞強引力場向外高速運動的等離子體流（簡稱，冕），並且首次在黑洞雙星中觀測到冕的速度演化。研究表明，冕趨向黑洞收縮的同時，也以相對論速度向外運動，而且冕的尺度越小，速度越大。這一成果今天（15日）在國際學術期刊《自然 通訊》發表，為研究冕在黑洞吸積過程中的運動提供了重要依據。

隨著天文學的發展，在銀河系中發現的黑洞X射線雙星系統越來越多。目前普遍認為，在黑洞X射線雙星中，伴星物質被黑洞引力捕獲，旋轉著逐漸向黑洞運動，形成吸積盤結構，而在吸積盤內區附近又會形成高溫冕。然而，冕在黑洞附近如何運動一直是致密天體研究中的一個未解之謎。

2018年3月，距地球大約11300光年處的黑洞X射線雙星MAXIJ1820+070發生爆發，而且在相當長一段時間裡是天空中最亮的X射線源之一。科研團隊利用中國首顆空間X射線天文衛星慧眼對這個天體的爆發進行了高頻次的觀測。2020年，通過分析慧眼衛星的時變數據，由高能所領銜的研究團隊在這個黑洞X射線雙星中發現了迄今為止能量最高的低頻準周期振蕩信號，提供了從黑洞視界附近向外發出相對論噴流的觀測證據。近期，通過分析慧眼衛星的能譜數據，由武漢大學天體物理中心領銜的研究團隊發現，當X射線異塵餘生強度逐漸減小，亦即冕逐漸衰弱時，其對吸積盤的照射程度也在減弱。研究團隊指出，從冕中出射的X射線光子對吸積盤的照射強弱，依賴冕的運動速度以及黑洞的引力場。

冕的動力學演化

冕在黑洞吸積過程中如何運動尚不明確。對同時期MAXIJ1820+070的X射線時變分析顯示，當X射線異塵餘生流強逐漸下降時，冕的幾何尺度趨向黑洞收縮。而越靠近黑洞，引力彎曲效應越強，吸積盤相對於冕的張角越大，冕異塵餘生出的X射線光子本應有更大比例照射到吸積盤上，增強冕對吸積盤的照射，而這和研究團隊對慧眼觀測數據的分析結果相反。研究團隊指出，目前這一現象最合理的解釋是：冕在收縮的同時，冕中的等離子體流正在以相對論速度向外運動，這為慧眼團隊已經發現的離黑洞很近的相對論噴流提供了獨立的觀測證據和物理解釋。研究團隊進一步發現，冕尺度越小，速度越大，因此冕物質運動的相對論性集束效應抑製了黑洞的引力彎曲效應。此研究成果第一次系統地描繪了黑洞X射線雙星在爆發過程中，等離子體流逃離黑洞引力場的速度演化，對於理解黑洞吸積過程和相對論效應具有重要意義。

（總台央視記者 帥俊全）