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黑洞雙星X射線光變起源研究獲進(jìn)展

2025-07-05 10:02:47 來源: 中國科學(xué)院

銀河系內(nèi)多數(shù)黑洞和中子星雙星是高能暫現(xiàn)源,在偶爾發(fā)生的吸積爆發(fā)過程中,黑洞和中子星通過吸積伴星物質(zhì),在致密天體附近釋放引力能并產(chǎn)生X射線輻射。因此,X射線輻射攜帶了黑洞和中子星及其附近強(qiáng)引力場等關(guān)鍵信息,而X射線光變成為探測致密天體性質(zhì)、強(qiáng)引力場及強(qiáng)磁場物理的重要觀測手段。在傅里葉功率譜上,黑洞和中子星X射線雙星的X射線光變主要包括冪率噪聲(PLN)、帶限噪聲(BLN)及準(zhǔn)周期振蕩信號(QPOs)等。其中,BLN是黑洞和小質(zhì)量中子星X射線雙星在X射線硬譜態(tài)和中間譜態(tài)的主要光變成分。DiX速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

近日,中國科學(xué)院上海天文臺研究員余文飛團(tuán)隊在黑洞雙星X射線快速光變研究方面取得進(jìn)展。該團(tuán)隊利用慧眼衛(wèi)星對暫現(xiàn)黑洞雙星MAXI J1820+070吸積爆發(fā)的觀測發(fā)現(xiàn),BLN特征頻率范圍具有明顯的光子能量依賴,即隨著光子能量增加,該平臺分別向高頻(>10Hz)和低頻(<0.1Hz )兩端同時擴(kuò)展,且相對光變幅度隨光子能量增加而下降。同時,該趨勢極限與X射線軟譜態(tài)觀測到的由吸積盤黑體輻射產(chǎn)生的冪率光變成分類似。DiX速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

此前,科研人員曾發(fā)現(xiàn)暫現(xiàn)黑洞和中子星低質(zhì)量X射線雙星中主要光變成分,如BLN和低頻QPO具有對應(yīng)的統(tǒng)一起源,且黑洞雙星時變-功率譜態(tài)具有光子能量依賴,并與觀測能段對應(yīng)的主要譜成分有關(guān),這顛覆了黑洞雙星X射線時變功率譜態(tài)圖像。進(jìn)一步,該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)黑洞雙星中BLN高頻端特征頻率與光子能量依賴。而此次研究發(fā)現(xiàn),BLN低頻端特征頻率也具有光子能量依賴,這與之前發(fā)現(xiàn)的BLN高頻端特征頻率的光子能量依賴形成了完整圖像,揭示了BLN功率平臺及其特征頻率的本質(zhì)起源。DiX速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

該研究表明,BLN特征光變來自吸積盤局域范圍種子光子攜帶的原初盤光變信息,這些種子光子通過逆康普頓過程產(chǎn)生了可觀測的X射線光變。由于黑洞和中子星小質(zhì)量X射線雙星BLN具有統(tǒng)一的起源,這一研究或解決了黑洞和中子星小質(zhì)量X射線雙星中BLNX射線光變成分起源問題,并揭示了與之對應(yīng)的吸積和輻射幾何圖像。DiX速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

近期,相關(guān)研究成果發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》(The Astrophysical Journal)上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會的支持。DiX速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

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左圖:黑洞雙星MAXI J1820+070的慧眼衛(wèi)星單次觀測隨光子能量變化的傅里葉功率譜。 右圖:帶限噪聲平臺與光子能量和吸積與逆康普頓散射的物理圖像。DiX速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

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