南京大學(xué)教授李志遠(yuǎn)課題組和中科院上海天文臺(tái)研究員袁峰課題組合作，通過分析觀測(cè)數(shù)據(jù)，并利用磁流體動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)了黑洞熱吸積流中存在風(fēng)的直接觀測(cè)證據(jù)。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《自然—天文學(xué)》。
宇宙中幾乎所有星系中心都存在一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，其周圍氣體在黑洞引力的作用下朝黑洞下落，形成黑洞吸積盤。吸積盤會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的輻射和物質(zhì)外流，人類首張黑洞照片中拍到的輻射就源于吸積盤。黑洞吸積是研究活動(dòng)星系核、伽馬射線暴等重要高能天體物理現(xiàn)象的理論基礎(chǔ)。
根據(jù)其溫度不同，黑洞吸積流分為“冷”“熱”兩種，宇宙中大部分黑洞周圍是熱吸積流。熱吸積流中是否存在風(fēng)曾經(jīng)是該領(lǐng)域爭(zhēng)論多年的焦點(diǎn)問題。
袁峰課題組10年前完成的理論研究解決了這一問題，證明熱吸積流中存在很強(qiáng)的風(fēng)。
“然而，這種風(fēng)的觀測(cè)信號(hào)較弱等因素導(dǎo)致直接觀測(cè)證據(jù)欠缺。”袁峰告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。李志遠(yuǎn)課題組在這項(xiàng)研究中通過分析一個(gè)典型存在熱吸積流的黑洞——M81*的高分辨率錢德拉光譜，發(fā)現(xiàn)了鐵元素的紅移以及藍(lán)移的拉曼阿拉法發(fā)射線。研究數(shù)據(jù)暗示，這些發(fā)射線是從速度約每秒3000公里的氣體中發(fā)出來的，而且這些氣體的溫度為12千電子伏特。
為理解這些觀測(cè)結(jié)果，袁峰課題組對(duì)M81*的熱吸積流的風(fēng)進(jìn)行了磁流體動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬，依據(jù)模擬結(jié)果，計(jì)算了吸積流的風(fēng)產(chǎn)生的發(fā)射線的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)與觀測(cè)結(jié)果非常吻合。這一結(jié)果證明M81*中的確存在很強(qiáng)的風(fēng)，首次發(fā)現(xiàn)了熱吸積流中風(fēng)存在的直接觀測(cè)證據(jù)，驗(yàn)證了熱吸積流理論預(yù)言的結(jié)果，有助于學(xué)界更好地理解黑洞吸積過程、黑洞與星系的共同演化等重要科學(xué)問題。
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