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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地,率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù),率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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【中國(guó)科學(xué)報(bào)】“慧眼”探洞,發(fā)現(xiàn)距離黑洞最近的高速?lài)娏?!--文章標(biāo)題-->

2020-09-23 中國(guó)科學(xué)報(bào) 任芳言
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語(yǔ)音播報(bào)

  2018年3月,黑洞X射線(xiàn)雙星MAXI J1820+070爆發(fā),成為一百多天里空中最亮的X射線(xiàn)源之一。天文學(xué)家通過(guò)“慧眼”衛(wèi)星對(duì)其進(jìn)行觀(guān)測(cè),發(fā)現(xiàn)了迄今為止能量最高的低頻準(zhǔn)周期振蕩,能量超過(guò)200千電子伏特。

  如此高能的低頻準(zhǔn)周期振蕩從何而來(lái)?由中科院高能物理研究所、英國(guó)南安普敦大學(xué)、德國(guó)圖賓根大學(xué)、中科院上海天文臺(tái)等單位研究人員組成的研究團(tuán)隊(duì),在《自然—天文學(xué)》9月22日上線(xiàn)的文章中指出,這可能與黑洞附近向外高速運(yùn)動(dòng)的等離子體噴流有關(guān)。

  準(zhǔn)周期振蕩在X射線(xiàn)雙星中普遍存在,觀(guān)察雙星系統(tǒng)的光變曲線(xiàn),可發(fā)現(xiàn)類(lèi)周期性的高低調(diào)制,這是準(zhǔn)周期振蕩的顯著特征之一。

  人類(lèi)最早于上世紀(jì)80年代觀(guān)測(cè)到準(zhǔn)周期振蕩,但該現(xiàn)象的起因一直不明了。目前較為主流的理論模型有兩種:物質(zhì)落向黑洞時(shí)形成的吸積盤(pán)不穩(wěn),導(dǎo)致X射線(xiàn)輻射出現(xiàn)振蕩;靠近黑洞的冕狀X射線(xiàn)輻射區(qū)發(fā)生振蕩或進(jìn)動(dòng),導(dǎo)致準(zhǔn)周期振蕩產(chǎn)生。

  研究準(zhǔn)周期振蕩需要借助X射線(xiàn)衛(wèi)星,但以往的衛(wèi)星觀(guān)測(cè)大多集中在30千電子伏特以下的能區(qū),不能充分檢驗(yàn)相關(guān)理論模型。借助觀(guān)測(cè)能段為1~250千電子伏特的“慧眼”,研究者發(fā)現(xiàn)黑洞雙星MAXI J1820+070在慧眼的觀(guān)測(cè)能段范圍內(nèi)出現(xiàn)了低頻準(zhǔn)周期振蕩,其中能量最高者超過(guò)200千電子伏特,相較于之前的觀(guān)測(cè)結(jié)果,能量提高了近一個(gè)量級(jí)。

  研究團(tuán)隊(duì)指出,如此高的能量意味著準(zhǔn)周期振蕩并非來(lái)自吸積盤(pán)熱輻射區(qū)域。他們還發(fā)現(xiàn),準(zhǔn)周期振蕩的頻率和變化幅度不隨能量改變,且能量較低的準(zhǔn)周期振蕩比能量較高者產(chǎn)生得更晚。這些都與現(xiàn)有理論模型相悖。

  天文學(xué)家分析,高能低頻準(zhǔn)周期振蕩可能來(lái)自黑洞附近的噴流進(jìn)動(dòng)。噴流是運(yùn)動(dòng)速度接近光速的物質(zhì)流,黑洞吞噬周?chē)镔|(zhì)時(shí),可能會(huì)產(chǎn)生噴流,這是黑洞系統(tǒng)的主要觀(guān)測(cè)特征。

  以往觀(guān)測(cè)到的噴流距離黑洞較遠(yuǎn),大多位于黑洞視界半徑百萬(wàn)倍以上的地方,這導(dǎo)致研究者無(wú)法確認(rèn)噴流究竟如何產(chǎn)生、速度為何如此之高。但本次發(fā)表的研究中,噴流源頭首次被定位到黑洞視界半徑幾倍的區(qū)域,約距黑洞數(shù)百公里,這是人類(lèi)迄今為止觀(guān)測(cè)到的、離黑洞最近的相對(duì)論噴流。

  研究團(tuán)隊(duì)表示,這一發(fā)現(xiàn)對(duì)研究黑洞附近的廣義相對(duì)論效應(yīng)、物質(zhì)動(dòng)力學(xué)過(guò)程和輻射機(jī)制等具有重要意義,也顯示出“慧眼”衛(wèi)星研究天體高能X射線(xiàn)快速光變的強(qiáng)大能力。

  相關(guān)論文信息:

  https://doi.org/10.1038/s41550-020-1192-2

 ?。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2020-09-23 第1版 要聞)
打印 責(zé)任編輯:侯茜

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