中國第一個「慧眼」空間望遠鏡，公布黑洞和中子星的新成果

2020-10-03 科學之美

之前在我們中國廈門舉行的首屆中國空間科學大會上，「慧眼」硬X射線調製望遠鏡(Insight-HXMT)團隊科學家在新聞發布會上，公布了關於黑洞和中子星X射線雙星的新結果。X射線雙星是發射X射線的雙星，由正常恆星和中子星或黑洞組成。密度極高的中子星或黑洞的引力導致來自正常恆星的物質向它墜落，產生一個快速旋轉的吸積盤，發出強烈的X射線輻射。X射線雙星是那些試圖了解強力場和磁場以及受它們影響物質的重要研究目標。

硬X射線調製望遠鏡(Insight-HXMT)團隊科學家能夠研究黑洞X射線雙星中的準周期振蕩(QPO)，最高可達100keV，比之前的上限30keV有所增加。還揭示了QPO振幅和質心頻率在1-100keV範圍內的能量依賴性，這些成就超越了以前的衛星，為黑洞研究打開了一個新窗口。

同時還使用硬X射線調製望遠鏡(Insight-HXMT)數據對最亮的持續X射線源SCO X-1進行了詳細定時研究，研究結果產生了三個關鍵的見解：

1）所有類型的QPO都來自非熱發射

2）吸積盤最內側區域本質上是非熱的

3）日冕在幾何上是非均勻的

當中子星X射線雙星的X射線強度達到一定值時，科學家首次觀察到吸積盤狀態的突然變化，這證實了近50年前提出的理論，即光的輻射壓力導致吸積盤結構突變。過去，電暈冷卻是從中子星X射線雙星低/硬狀態期間發生的一系列短I型爆發疊加中檢測到。目前研究代表著第一次觀察到非常熱的日冕（通常在幾億度的高溫下）通過中子星表面單個熱核爆發產生的低能X射線光子「陣雨」快速冷卻。

該方法為研究高溫電暈的物理性質和加熱機理提供了一種近乎獨特的手段。此外，在單個爆發中檢測到的熱核爆發和吸積盤之間的相互作用，可能提供了一種約束吸積盤最內側半徑的新方法。此外，科學家證實，著名中子星X射線雙星HER X-1的X射線迴旋吸收線的能量不再減少。數據證明，經過近20年的緩慢下降，X射線輻射區附近的磁場強度已趨於穩定。硬X射線調製望遠鏡(Insight-HXMT)作為我們中國第一顆X射線天文衛星。

自2017年6月15日發射以來，已經以高精度和高節奏觀測了許多黑洞、中子星和伽馬射線爆發。衛星包括三個X射線平板準直望遠鏡（高能X射線望遠鏡、中能X射線望遠鏡和低能X射線望遠鏡）以及一個空間環境監測器。到目前為止，衛星已經進行了一千多次觀測，產生了29TB的科學數據，總共有10多篇科學論文被接受或發表在主要的國際天體物理學期刊上，其他重要的研究成果仍在發表之中。

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