捷克科学院的一个天体物理学家小组在了解黑洞行为方面取得了重大突破。在一次国际合作中，科学家们发表了两项研究报告，对 X 射线黑洞双星系统的行为提出了新的见解。在这种系统中，恒星质量的黑洞会吸引其恒星质量，在其周围形成一个所谓的吸积盘。在黑洞的两极，物质会以高能爆发的形式从系统中向外逃逸。
新发现
X 射线双星系统的存在 Swift J1727.8-1613 在去年 8 月之前，这个天体一直不为人所知。天空中的这个黑点开始发出各种波长的亮光，引起了全世界天文学家的注意，尤其是在X射线领域，在几个月的时间里，这个天体的亮度超过了银河系中另一个已知的X射线源--蟹状星云。突发性耀斑是双星系统的典型现象，但很少有如此明亮且距离相对较近的双星系统。
这就是为什么所有主要的 X 射线天文台，包括 IXPE这是美国国家航空航天局和意大利航天局的一个联合项目。飞船上 IXPE 是一种特殊的望远镜，可以测量 X 射线的偏振。偏振决定了光波在特定方向上的振荡量。事实证明，这是了解黑洞等发生的过程的关键工具，因为黑洞对周围的物质和辐射具有强大的引力效应。偏振有助于我们阐明黑洞附近的物质结构。
伴随 X 射线偏振变化的光谱变化
第一项研究由 Jiřím Svobodou 捷克科学院天文学研究所的研究人员重点研究了在该系统耀斑的不同阶段观测到的 X 射线偏振的巨大变化 Swift J1727.8−1613 从 2023 年 8 月到今年 2 月。"我们的研究表明，在 X 射线的硬光谱态和软光谱态之间的转换过程中，偏振也会发生显著变化斯沃博达解释说。
耀斑的初始阶段由日冕主导，日冕是系统中硬 X 射线的主要来源。在随后的软状态下，观测到的辐射能量较低，更多的 X 射线光子直接来自吸积盘。天文学家首先提出了新的观测方法，随后发现极化现象急剧下降。能谱（即其颜色）的变化伴随着偏振的变化这一事实证明，吸积盘和日冕的结构在这一阶段发生了显著变化。"正是偏振显示了黑洞质量分布的几何变化斯沃博达指出。
恢复极化状态：惊人发现
对大楼的第二次研究 Swift J1727.8−1613, kterou vedl Jakub Podgorný 同样来自中国科学院天文研究所的研究人员研究了从软态返回硬态后 X 射线偏振的恢复问题。硬态意味着来自遥远来源的辐射能量更大。观测到的双星在几个月后于今年 4 月恢复到这种状态，但亮度大约是 2023 年 8 月初始耀斑的 100 倍。我们首次观测到双星系统在这一转变过程中的 X 射线偏振现象Podgorný 补充道："我们发现偏振已经恢复到同一源爆发初始阶段观测到的值，这意味着日冕的几何形状在这种坚硬状态下没有显著变化，尽管 X 射线亮度显著下降."
虽然预测到了 X 射线亮度的下降，但目前偏振态的完全恢复却出乎意料。这是最后一次观测到具有 IXPE 这表明，双星系统从软态返回后，日冕和星盘的结构比以前想象的要稳定得多。因为在这种情况下，光振荡的主要方向 Swift J1727.8−1613 与之前观测到的质量抛射相同，可以认为日冕中的热等离子体再次向圆盘平面方向膨胀，类似于最初的高亮度硬态。
发现的重要性
这些结果标志着我们在了解黑洞如何与周围物质相互作用方面迈出了重要一步，并证明 X 射线偏振分析是一种理想的工具. "为了全面确定双星系统中黑洞附近的构型，有必要使用 IXPE 对多个来源进行进一步观测。 因此，对不同状态下的 Swift J1727.8-1613 的首次观测活动取得成功，是新篇章最重要的开端。," uzavírá Michal Dovčiak 来自捷克科学院天文研究所的 "捷克天文学家"，他也为出版物做出了贡献，并且是工作组的组长 IXPE专门研究恒星质量黑洞。
这些研究发表在同行评审期刊上 天体物理学杂志通讯 a 天文学与天体物理学 如需了解更多信息，请点击此处：
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad402e
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2024/06/aa50566-24/aa50566-24.html
Na webu NASA: https://www.nasa.gov/missions/ixpe/nasas-ixpe-details-shapes-of-structures-at-newly-discovered-black-hole/
中国科学院天文研究所/ gnews - RoZ
插图 - pixabay
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