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黑洞从伴星里吸收物质进入自身吸积盘

科普小知识2021-10-28 09:29:46
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最近,天文学家在围绕着一个罕见黑洞系统的物质盘中发现了一个他们从未见过的结构。x射线双星系统Swift J1357.2包括一个慢慢吞噬伴星的黑洞。该系统将定期释放高能爆发。。。。。。

黑洞和恒星系统-x射线双星系统中swifts J1357.2的模拟图像。

最近,天文学家在围绕着一个罕见黑洞系统的物质盘中发现了一个他们从未见过的结构。x射线双星系统Swift J1357.2包括一个慢慢吞噬伴星的黑洞。该系统将定期释放高能爆发。伴随物质将落入黑洞吸积盘,吞噬气体和尘埃。观察该系统的科学家小组发现了一种罕见的穿透这些物质的垂直结构。

隐藏结构

斯威夫特J1357.2内部的黑洞只是银河系数百万恒星黑洞中的一个。黑洞的质量大约是太阳的3倍。当一颗恒星向内坍缩时,恒星的质量被压缩成一个非常小的城市大小的天体,从而产生强大的引力吸引附近的尘埃和气体。

斯威夫特J1357.2位于4900光年之外的处女座,也有一个质量约为太阳1/4的小伴星。伴星围绕双星系统的中心运行。旋转周期只有2.8小时,这是这种系统中旋转周期最短的已知物体之一。

黑洞将来自伴星的物质吸收到吸积盘中,并偶尔发出X射线爆发,这给了科学家一个探测其存在的机会。一般来说,这种系统很难检测。

科拉尔·桑塔纳和他的团队在加那利群岛用艾萨克·牛顿和威廉·赫歇尔望远镜拍摄了数百幅该系统的光学图像。通过研究吸积盘产生的光,研究人员注意到系统会周期性变暗,有时只有几秒钟。“由于该系统的轨道周期只有2.8小时,这些暗化不可能是由有恒星的日食引起的。它们要快得多。”科拉尔·桑塔纳说。"因此,它们一定是由黑洞附近吸积盘内的一些隐藏结构产生的."

这一新发现只能通过吸积盘外的发光部分来观察,这是X射线爆发的起源。与其他光学射线爆发不同,X射线爆发没有周期性变化,这表明黑洞中心隐藏着一个垂直结构。这种结构不是在一个固定的和可预测的时间出现,而是在一个稳定增长的时期出现,这意味着它通过吸积盘产生一些波动。吸积盘产生的波浪向前运动,就像石头被抛到平静的水面上时产生的波浪一样

缺少零件

这种波状特征还将提供关于黑洞方向的信息。太空中的天体与地球有不同的角度或倾角。从地球的侧面、正面或两者之间的某个地方都可以看到它们。Swift J1357.2只是科学家们怀疑存在侧向吸积盘的50个黑洞系统之一,侧向吸积盘也被称为大倾角。然而,天文学家认为大约20%的这样的系统应该有这样的视角。

为了观察吸积盘中的波状结构,科学家必须能够观察吸积盘的侧面,或者从侧面观察它。从靠近前方的低角度观察,将无法看到系统发出的光亮度的突然上升或下降。“斯威夫特J1357.2是瞬变X射线双星系统中高倾角黑洞缺失部分的原型。”科拉尔·桑塔纳说。

由于Swift J1357.2是第一个提供这种横向视图的系统,因此这种隐藏的垂直结构的存在将具有更重要的意义。在其他类似的系统中没有发现这种结构的迹象。事实上,这种结构也可能存在于其他发现的瞬时X射线双星系统中,但它只被它们的观察角度所阻挡。