[圖文]前所未知的黑洞吸積盤外部結構
NASA的「雨燕」空間望遠鏡探測到Swift J1357.2-0933雙星系統中爆發出的X射線信號,位於加那利群島的天體物理研究所科學家根據這些探測數據發現了前所未知的黑洞吸積盤外部結構,其屬於整個雙星系統的一部分,圖中顯示的就是研究人員繪製的垂直結構最大傾角示意圖,發現其中存在類似波的運動,並穿過黑洞的吸積盤。
研究人員繪製的黑洞吸積盤與恆星物質「剝離」的想像圖
宇宙中的雙星系統一般指物理雙星,由兩顆相距較近的天體發生相互引力作用,可認為按照雙體系統的模型進行解釋,有時候雙星系統指兩顆恆星,而有時候指一顆恆星與一個黑洞,就像Swift J1357.2這樣的天體系統。黑洞是一類有恆星爆發後演化而成的天體,由黑洞介入的雙星系統中存在恐怖的吸積現象,顯然這樣的過程中會伴隨著物質流運動,當高速物質流中恆星流向黑洞時,就會發生X射線釋放,由此便形成了X射線雙星。
黑洞的吸積盤上堆積著來自伴星的物質,被黑洞引力「剝離」下來的恆星材料在黑洞周圍形成了一個盤狀結構,在這項研究中,科學家們發現黑洞吸積盤結構的證據,並探測到一個似乎無法用伴星模型解釋的現象。如果這一結構用吸積伴星解釋,那麼其軌道週期將是驚人的2.8小時,可以認為這是迄今發現時間最短的質心公轉,但研究人員的報告中提到信號「減淡」只維持數秒,這就是意味著該結構很可能處於吸積盤的外部。
對此,研究人員並不清楚這是一個什麼樣的結構,根據觀測報告,其行為有點兒像「波」,存在向外移動的行為,如果排除是一顆伴星的軌道,那麼這個神秘的結構沒有表現出明顯的週期變化,暗示了其存在垂直分佈的特徵,並將背後的黑洞「隱藏」了起來。科學家對雨燕探測器觀測到的Swift J1357.2-0933雙星系統進行模擬,其中存在一顆正常的恆星,其物質被黑洞的引力吸積形成了盤狀結構,而且該系統還存在一個較大的傾角,使得研究團隊能夠觀察到被遮蔽起來的部分結構。
到目前為止,經過半個多世紀的研究,科學家已經證實了在銀河系中存在18個黑洞的證據,但沒有發現X射線輻射被遮擋的現象,根據現有的黑洞理論研究,很多黑洞無法被觀測到是由於角度的問題,因此,對Swift J1357.2-0933雙星系統的研究表明,很可能是觀測到了黑洞周圍吸積盤的物質分佈,由於其存在垂直結構,使得X射線部分被遮擋。