一個(gè)雙星系統(tǒng)中黑洞吸取其伴星物質(zhì)的示意圖
北京時(shí)間10月23日消息，據(jù)美國(guó)宇航局網(wǎng)站報(bào)道，該局所屬的“雨燕”探測(cè)器近期在銀河系核心附近天區(qū)探測(cè)到一個(gè)強(qiáng)烈的高能X射線源。這一爆發(fā)是由一個(gè)罕見(jiàn)的X射線新星引發(fā)的，這說(shuō)明該區(qū)域存在一個(gè)此前未知的恒星質(zhì)量黑洞。
雨燕項(xiàng)目首席科學(xué)家，美國(guó)宇航局戈達(dá)德空間飛行中心的尼爾·格瑞里(Neil Gehrels)說(shuō)：“明亮的X射線新星案例是極為罕見(jiàn)的，在一顆探測(cè)器的整個(gè)工作周期內(nèi)也不一定能碰到。而這次是雨燕探測(cè)器首次發(fā)現(xiàn)此類(lèi)目標(biāo)。這真的是我們長(zhǎng)期以來(lái)一直在尋找的東西。”
所謂X射線新星是一種短壽命的X射線源，它突然出現(xiàn)，迅速達(dá)到輻射強(qiáng)度峰值并在隨后的幾個(gè)月內(nèi)逐漸衰退。這種爆發(fā)是由于大量氣體突然爆發(fā)性地涌向宇宙中的致密天體，比如中子星或黑洞時(shí)引發(fā)的。這一X射線源的明亮信號(hào)在9月16日的清晨?jī)纱斡|發(fā)了雨燕探測(cè)器上的“爆發(fā)警報(bào)望遠(yuǎn)鏡”設(shè)備，并在第二天再次觸發(fā)了警報(bào)。
這一目標(biāo)目前被編號(hào)為“雨燕J1745-26”，這一命名是根據(jù)該天體目標(biāo)所在的天區(qū)赤經(jīng)赤緯數(shù)據(jù)編排的，該天體位于靠近銀河系中心的位置，屬于人馬座。盡管目前天文學(xué)家們尚不清楚該天體的具體距離數(shù)據(jù)，但是他們給出的初步估算認(rèn)為該天體位于距離地球約2萬(wàn)~3萬(wàn)光年的銀河系核心位置。地基望遠(yuǎn)鏡可以在紅外和射電波段進(jìn)行觀測(cè)，但是大量巨厚的宇宙塵埃氣體云限制了天文學(xué)家們對(duì)該目標(biāo)開(kāi)展可見(jiàn)光波段觀測(cè)的行動(dòng)。
9月18日，此次爆發(fā)的能量峰值出現(xiàn)在硬X射線波段，能級(jí)超過(guò)1萬(wàn)電子伏特，這相當(dāng)于可見(jiàn)光波段的數(shù)千倍，此時(shí)其爆發(fā)強(qiáng)度已經(jīng)和著名的蟹狀星云相接近。蟹狀星云常常會(huì)被用來(lái)作為高能天文觀測(cè)的校準(zhǔn)目標(biāo)，并且一般都被認(rèn)為是太陽(yáng)系之外在這一波段最明亮的輻射源之一。
根據(jù)雨燕探測(cè)器的數(shù)據(jù)，盡管隨著在更高能級(jí)上的強(qiáng)度逐漸減弱，但這顆新星在更低一些的能級(jí)上，即軟X射線波段上仍然顯得非常明亮，這是X射線新星的典型特征。截止上周三，“雨燕J1745-26”在軟X射線波段的亮度仍然比它被最初發(fā)現(xiàn)時(shí)高出30倍以上，并且仍在持續(xù)增亮。
鮑瑞斯·斯巴魯法提(Boris Sbarufatti)是一位來(lái)自意大利米蘭的布雷拉天文臺(tái)(Brera Observatory)的天體物理學(xué)家，他目前正在美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)和其它雨燕項(xiàng)目科學(xué)家一同工作。他說(shuō)：“我們所觀察到的現(xiàn)象符合中央是一個(gè)黑洞的X射線新星類(lèi)型特征。”
這個(gè)黑洞必須是一個(gè)低質(zhì)量X射線雙星系統(tǒng)(LMXB)的一部分，其中包括一個(gè)正常的類(lèi)太陽(yáng)恒星。來(lái)自這顆正常恒星的物質(zhì)流會(huì)逐漸被黑洞吸引過(guò)去，在其吸積盤(pán)上慢慢積聚。在大多數(shù)低質(zhì)量X射線雙星系統(tǒng)中，這些吸積盤(pán)中的氣體會(huì)盤(pán)旋下落，并在下落過(guò)程中逐漸加熱升溫，并因此產(chǎn)生穩(wěn)定的X射線輻射。
但在某些特定情形下，黑洞吸積盤(pán)的穩(wěn)定取決于源自正常伴星的物質(zhì)流供應(yīng)。有些時(shí)候黑洞的吸積盤(pán)會(huì)無(wú)法維持一個(gè)穩(wěn)定的下降物質(zhì)流，于是這些物質(zhì)就開(kāi)始在兩個(gè)極端情形之間跳轉(zhuǎn)——要么物質(zhì)在吸積盤(pán)的外側(cè)邊緣聚集，就像河水被大壩阻擋一樣，此時(shí)吸積盤(pán)的溫度更低，電離程度更低；或者反過(guò)來(lái)，都聚集在吸積盤(pán)的內(nèi)側(cè)，大量物質(zhì)涌向黑洞，此時(shí)溫度更高，電離程度也更高。