新華社武漢9月1日電(記者李偉、熊翔鶴)記者從武漢大學(xué)獲悉,該校天文系副教授游貝團(tuán)隊(duì)通過對黑洞X射線雙星的觀測數(shù)據(jù)分析,揭示了黑洞吸積流中的磁場輸運(yùn)過程,及磁囚禁盤的形成過程。相關(guān)論文日前發(fā)表于《科學(xué)》雜志。
黑洞捕獲物質(zhì)的物理過程被稱為“吸積”,被捕獲的物質(zhì)則被稱為吸積流。在黑洞周圍還存在著“看不到”的磁場,黑洞吸積物質(zhì)的同時(shí)也會(huì)向內(nèi)拖曳磁場。理論認(rèn)為,隨著吸積物質(zhì)將外部弱磁場持續(xù)帶入,磁場對吸積流的向外磁力會(huì)逐漸增強(qiáng),當(dāng)磁場的向外磁力與黑洞的向內(nèi)引力相當(dāng)時(shí),吸積流便會(huì)被磁場所囚禁,無法自由地掉入黑洞,形成磁囚禁盤。
“該理論模型廣泛應(yīng)用于各類天體,成功解釋了黑洞吸積系統(tǒng)的許多復(fù)雜觀測現(xiàn)象。然而,至今我們無法證明磁囚禁盤是否真實(shí)存在,磁囚禁盤是如何形成的更是一個(gè)未解之謎?!庇呜愓f。
游貝團(tuán)隊(duì)利用黑洞X射線雙星MAXI J1820+070爆發(fā)時(shí)的多波段觀測數(shù)據(jù),觀測到前所未見的長時(shí)標(biāo)延遲現(xiàn)象:黑洞噴流的射電輻射滯后于吸積流內(nèi)區(qū)高溫氣體(熱吸積流)的硬X射線約8天。
研究團(tuán)隊(duì)指出,吸積盤外區(qū)弱磁場被黑洞周圍熱吸積流帶入而增強(qiáng),吸積流徑向尺度越大磁場增強(qiáng)越明顯。數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),硬X射線輻射隨吸積率減小而下降,而熱吸積流徑向尺度隨吸積率下降而快速膨脹,使得黑洞附近磁場迅速增強(qiáng),因而在硬X射線輻射峰值之后約8天形成磁囚禁盤。
“這說明黑洞并不像‘饕餮’一樣能吞噬萬物,也會(huì)有‘吃’撐的時(shí)候,也就是磁場會(huì)阻礙物質(zhì)的掉落。”游貝解釋。
該研究揭示了吸積流中的磁場輸運(yùn)過程,及黑洞附近熱吸積流中形成磁囚禁盤的完整過程,將極大地推進(jìn)對不同量級黑洞吸積盤大尺度磁場形成及噴流加速機(jī)制等關(guān)鍵科學(xué)問題的理解。