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发现黑洞附近重复向外喷出热风,高温达 40,000 度



天文学家首次从黑洞附近发现了规律向外流的热风,进一步分析表明,或许是强烈 X 射线辐射压所致。

名为「Swift J1357.2-0933」的 X 射线瞬变源(X-ray transient)于 2011 年首度被发现,距离地球约 25,000 光年。X 射线瞬变源可以是一颗低质量恒星、中子星、白矮星或黑洞,而 Swift J1357.2-0933 是由一个黑洞和一颗低质量恒星(约太阳质量 6 倍)所组成的二元系统,自发现以来就备受科学家关注。

在这种二元系统中,来自恒星的材料会不断被黑洞吸收,并在黑洞周围形成吸积盘,当盘面物质变热、处于不稳定状态并释放大量能量时,常伴随有大量 X 射线爆发。

然而英国南安普敦大学天体物理学家 Phil Charles 表示,这个系统异常之处在于其光亮度(optical brightness)呈现周期性下降,且当有 X 射线爆发时,光亮度下降的周期会在 2~10 分钟之间更迭,天文学家从未在其他观察对象中见过这种奇怪行为。

2017 年中左右,天文学家兴奋地收到了 Swift J1357.2-0933 第二次 X 射线爆发信号,终于可以进行更详细的研究。只不过,该物体亮度比肉眼可见的最暗恒星还要黯淡约 10,000 倍,因此科学家必须使用非常大的望远镜观测,位于南非的南非大望远镜(Southern African Large Telescope,SALT)便在这里派上用场。

南非大望远镜每 100 秒就拍摄一次目标对象,并获得超过 1 小时令人惊叹的光谱结果:出现氦离子的吸收谱线,这说明物质既稠密又炙热──约 40,000℃。

而这次更惊人的发现在于光谱出现蓝移特征,换算后等于物质以大约每秒 600 公里的速度向我们吹来,而且这些光谱特征只有在光亮度下降时可见。是什么因素驱使这一股又一股炙热风物质周期性的远离黑洞?团队认为应该是形成于黑洞附近的强烈 X 射线辐射压所致。

已知银河系内有数十个黑洞-恒星二元系统,质量介于太阳的 5~15 倍;分析这类型物体,有利于了解恒星演化的终点和紧凑物体,毕竟我们银河系中心的超大质量黑洞也有很大一部份吸积材料被吹走,假如是超大质量黑洞周遭规律喷发热风,很可能对其他星系产生巨大影响。

新论文发布在《皇家天文学会月报》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。

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