天體物理學家在距離地球至少2.5萬光年的一個黑洞附近，發現了一股非常熾熱、密度很高的外溢黑洞風。這種氣體(電離氦和氫)每8分鐘就會爆發一次，這是首次在黑洞周圍發現這種現象，這項發現發表在《皇家天文學會月刊》上。研究對象是Swift J1357.2-0933，首次被發現是一個x射線瞬態系統：一個表現出劇烈爆發的系統。這些瞬態都是由一顆低質量恆星(類似於太陽)和一顆緻密物體(可以是白矮星、中子星或黑洞)組成。
在研究中，Swift J1357.2-0933有一個黑洞緻密體，其質量至少是太陽的6倍。普通恆星物質被拉到兩者之間的圓盤上，當盤中的物質變得熱而不穩定，並釋放出大量能量時，就會發生大規模的爆發。這個系統特別不尋常的地方在於，地面望遠鏡發現，它的光學亮度在其輸出中呈現周期性下降，隨著爆發的發展，這種下降的周期從大約2分鐘慢慢地改變為大約10分鐘。這種奇怪的行為在其他天體上從未見過，自發現以來，這些驚人的快速下降原因一直是科學熱門話題。
因此，天文學家們懷著極大興奮迎接該天體的第二次爆發，這為更詳細地研究這種奇怪行為提供了機會。得到答案的關鍵是在每個傾角周期內多次獲得光譜，本質上是研究它們的顏色如何隨時間變化。但由於該天體比肉眼可見的最暗恆星暗一萬倍左右，而且下沉周期只有8分鐘左右，因此必須使用一個非常大的望遠鏡。所以天文學家使用了SALT，南部非洲大型望遠鏡，南半球最大的光學望遠鏡。南安普敦大學是英國SALT項目的創始合作夥伴之一，與南非合作者一起，是一個多合作夥伴大型科學項目的一部分，該項目研究所有類型的瞬變現象。
不僅有必要的巨大收集區域(它有一個直徑10米的鏡子)，而且它是由常駐天文學家以100%的排隊計劃方式運作，這意味著它可以隨時對不可預測的瞬態事件做出反應。這對於Swift J1357.2-0933來說是完美的，SALT獲得了一個多小時的光譜，每100秒拍攝一次。對這個迷人系統的及時觀察，證明了天文臺的快速反應，通過其靈活的排隊調度操作，使它成為後續瞬態物體研究的理想設施，還可以動態修改觀測計劃，以適應科學目標並對結果做出反應，幾乎是實時的。
這些光譜的結果令人震驚，展示了電離氦的吸收，這在以前從未在這樣的系統中見過。這表明它一定既稠密又熱（大約40000度），更值得注意的是，光譜特徵是藍移的(都卜勒效應)，表明它們正以大約600公裡/秒的速度向我們吹來。但真正吃驚的是，發現這些光譜特徵只有在光曲線上的光下降時才可見。科學家已經把這種獨特性質解釋為由於內部吸積盤在傾斜的時間尺度上，繞黑洞旋轉而產生的翹曲或波紋。這個翹曲距離黑洞很近，只有圓盤半徑的十分之一。
是什麼使物質遠離黑洞？幾乎可以肯定，這是在黑洞附近產生的強x射線輻射壓力。但它必須比直接看到的要亮得多，這表明落在黑洞上的物質在直接觀察下會使它變得模糊，就像雲層遮住了太陽一樣。這是因為恰好是在一個有利的位置上觀察這個雙星系統，就像示意圖中描述的那樣，這個圓盤是側面朝上的。有趣的是，無論是在光學上還是在x射線上，這顆伴星都沒有像預期那樣出現日食。這是因為它非常小，而且總是在圓盤的陰影下。在一組已經很有趣的天體中，這個天體具有顯著特性。
這組天體可以教給我們很多關於恆星演化終點和緻密天體形成的知識。現已經知道在銀河系中有幾十個黑洞雙星系統，它們的質量都在5-15倍太陽質量範圍內，銀河系中心的一個黑洞大約有400萬倍太陽質量。它們都是通過在這個天體上看到的物質增加而增長。相當一部分的吸積物質正在被吹走，當這種情況發生在星系中心的超大質量黑洞中時，那些強勁的風和噴流會對星系的其他部分產生巨大影響。
博科園｜研究/來自：南安普頓大學
參考期刊《皇家天文學會月刊》
DOI: 10.1093/mnrasl/slz120
博科園｜科學、科技、科研、科普
交流、探討、學習、分享
請來我們App：博科園