IT之家 9 月 3 日消息，中外科研合作團隊最新研究發(fā)現(xiàn)黑洞周圍磁囚禁吸積盤形成過程的直接觀測證據(jù)，破解了磁囚禁盤如何形成之謎，相關(guān)成果已于 9 月 1 日以長文形式發(fā)表在《科學》上。

黑洞 X 射線雙星的觀測揭示了磁囚禁吸積盤的形成過程

據(jù)介紹，這項研究成果由武漢大學、浙江大學、中國科學院上海天文臺、中國科學院高能物理研究所、南京大學、中國科學技術(shù)大學、法國斯特拉斯堡天文臺、波蘭理論物理中心等機構(gòu)共同完成，其中利用到了中國首顆空間 X 射線天文衛(wèi)星“慧眼”的觀測數(shù)據(jù)以及地面射電和光學望遠鏡的觀測成果。

不同于人類歷史上第一張黑洞照片（2019 年，M87），黑洞周圍也存在著一些“看不到”的磁場，而人類可以通過對氣體的吸積，間接地發(fā)現(xiàn)黑洞的存在。

簡單來說，吸積流中的粘滯過程能夠有效地釋放其引力勢能，部分地轉(zhuǎn)化為輻射能，產(chǎn)生多波段輻射被地面、空間望遠鏡所觀測到。（IT之家注：黑洞捕獲氣體的物理過程被稱為“吸積”，這種落向黑洞的氣體則被稱為吸積流，其處在等離子體狀態(tài)）

圖源：武漢大學

在上面這張圖中，左下小方框中的紅色圓點表示黑洞 X 射線雙星 MAXI J1820+070 在銀河系中的大致位置，右側(cè)放大圖是黑洞 X 射線雙星的藝術(shù)想象圖：一個恒星（藍色）圍繞黑洞繞轉(zhuǎn)，它的物質(zhì)被黑洞吸引形成吸積盤（黃色），中心區(qū)域形成了磁場囚禁吸積盤（淺藍色曲線表示磁場）和兩側(cè)的噴流（亮紫色）。左上小圖展示了觀測到的噴流的射電輻射和吸積流內(nèi)區(qū)的 X 射線隨時間的變化，顯示出 8 天的延遲。

這張圖清晰地展示了黑洞 X 射線雙星 MAXI J1820+070 的多波段光變。相比于第一張圖中 X 射線輻射隨時間的變化（其中橙色圓點是熱吸積流的硬 X 射線），這張圖更多地是展示了噴流的射電輻射隨時間的變化，可見其峰值滯后硬 X 射線約 8 天。

相對地，下圖則展示了吸積盤外區(qū)的光學輻射隨時間變化，其中橙色圓點是扣除整體下降趨勢后呈現(xiàn)的光學輻射的峰，滯后于硬 X 射線約 17 天。

吸積流、磁場、噴流演化的示意圖

據(jù)官方介紹稱，本項研究工作首次揭示了黑洞吸積流中的磁場輸運過程，以及黑洞附近熱吸積流中形成磁囚禁盤的完整過程，也成為迄今為止磁囚禁盤存在的最直接觀測證據(jù)。

此外，得益于物理過程的普適性，該研究成果將極大地推進對不同量級黑洞吸積盤大尺度磁場形成及噴流加速機制等關(guān)鍵科學問題的理解。