国际天文小组发现黑洞爆发过程

　　2012年01月12日   　来源： 科技日报

　　据美国物理学家组织网1月10日报道，近日在美国得克萨斯州奥斯汀召开的美国天文协会年会上，一个国际天文研究小组报告称，他们通过美国航空航天局（NASA）的罗希-X射线时变探测器（RXTE）卫星和国家科学基金会的甚长基阵（VLBA）射电望远镜观察分析，记录到一个黑洞进入银河系并开始发射超快气体的爆发过程。关于此发现的论文将发表在《皇家天文学会月评》上。
　　
　　科学家认为，这些离子“气弹”是从黑洞“事件视界”的外围边缘升起，刚超出“不可逃逸”区，发射速度约为四分之一光速。
　　
　　观察对象是一个名为H1743-322的黑洞双星系统（black hole binary H1743-322），发现于1977年，由一个普通恒星和一个未知质量的中型黑洞组成。它们靠得非常近，绕彼此旋转的轨道周期只有几天。黑洞持续不断地从其星伴身上吸取物质流，流动的气体形成一个跨越数百万英里的扁平吸积盘，其宽度要超过我们的太阳许多倍，将黑洞围在核心。随着物质向内部旋转，被压缩加热到上千万度，这么高的温度会让它们发出X射线。某些落入黑洞的物质被重新发射到吸积盘中，变成一种双向喷射。在大部分时间，这种喷射由稳定的粒子流组成。偶尔向外流会变得更强，以接近光速抛出大量气团。
　　
　　在2009年中期，双星系统出现了这种过渡。利用位于近巴西索科鲁（Socorro, N.M）的VLBA和位于近澳大利亚新南威尔士纳拉布赖的澳大利亚望远镜密阵（ATCA）结合RXTE数据，研究人员拍摄到黑洞双星系统爆发时，喷射出大量气体“子弹”的短暂景象。加拿大亚伯达大学格雷戈里·西瓦科夫说：“我们必须倒回播放气体发射的过程，才能定位他们发射的时刻。利用RXTE和VLBA的独特优势，我们能把黑洞喷射和爆发之初的信号变化联系起来。”
　　
　　从2009年5月28日到6月2日，双星系统的X射线和无线电波发射都相当稳定，X射线在其周期性变化（准周期震荡，QPOs）中频率逐渐增加。6月3日“气体子弹”被喷出时，热点消失了。到6月4日，ATCA测量显示，无线电波发射显着减弱。6月5日再次观测时，QPOs消失了，当天的一张VLBA图极详细地显示了一个明亮的无线电波气弹，从系统中以某个方向喷射出来。6月6日，第二个气弹以相反方向喷射出来。根据VLBA数据，研究小组计算出气弹是在6月3日发射出来，大约比无线电耀斑爆发早了2天。
　　
　　“该发现为研究初始喷射条件提供了新线索，有助于我们研究爆发是怎样开始的。”英国达拉谟大学天文学家克里斯·丹说。
　　
　　在一个有着巨大黑洞的活跃星系的中心，会出现这种爆发的超级版本，能驱动物质外流数百万光年远。澳大利亚国际射电天文研究中心的詹姆斯·米勒-琼斯说：“双星系统中的黑洞只是星系级黑洞爆发的简化版，但能让我们看到这种运作以及它们发出的巨大能量是怎样影响了星系和星系团的成长。”

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