黑洞热吸积流中有风有助于学界更好地理解黑洞吸积过程

2021-08-13 09:11:00

南京大学教授李志远课题组和中科院上海天文台研究员袁峰课题组合作,通过分析观测数据,并利用磁流体动力学数值模拟,发现了黑洞热吸积流中存在风的直接观测证据。相关研究成果近日发表于《自然—天文学》。

宇宙中几乎所有星系中心都存在一个超大质量黑洞,其周围气体在黑洞引力的作用下朝黑洞下落,形成黑洞吸积盘。吸积盘会发出强烈的辐射和物质外流,人类首张黑洞照片中拍到的辐射就源于吸积盘。黑洞吸积是研究活动星系核、伽马射线暴等重要高能天体物理现象的理论基础。

根据其温度不同,黑洞吸积流分为“冷”“热”两种,宇宙中大部分黑洞周围是热吸积流。热吸积流中是否存在风曾经是该领域争论多年的焦点问题。

袁峰课题组10年前完成的理论研究解决了这一问题,证明热吸积流中存在很强的风。

“然而,这种风的观测信号较弱等因素导致直接观测证据欠缺。”袁峰告诉《中国科学报》。李志远课题组在这项研究中通过分析一个典型存在热吸积流的黑洞——M81*的高分辨率钱德拉光谱,发现了铁元素的红移以及蓝移的拉曼阿拉法发射线。研究数据暗示,这些发射线是从速度约每秒3000公里的气体中发出来的,而且这些气体的温度为12千电子伏特。

为理解这些观测结果,袁峰课题组对M81*的热吸积流的风进行了磁流体动力学数值模拟,依据模拟结果,计算了吸积流的风产生的发射线的性质,发现与观测结果非常吻合。这一结果证明M81*中的确存在很强的风,首次发现了热吸积流中风存在的直接观测证据,验证了热吸积流理论预言的结果,有助于学界更好地理解黑洞吸积过程、黑洞与星系的共同演化等重要科学问题。

关闭
新闻速递