中国科学院刘佳 洞察-HXMT发现了离黑洞最近的喷流中产生的QPO
信用:IHEP 中国第一颗空间x光天文卫星“洞察-HXMT”在一个黑洞双星中发现了一个200千电子伏以上的低频准周期振荡(QPO)，这使它成为有史以来发现的能量最高的低频QPO
科学家们还发现，QPO起源于黑洞视界附近的相对论性喷流(高速向外运动的等离子流)的进动
这些发现对于解决长期以来关于低频量子点物理起源的争论具有重要意义
这项工作发表在9月10日的《自然天文学》在线版上
主要由中国科学院高能物理研究所(IHEP)、英国南安普敦大学、德国图宾根大学和中国科学院上海天文台的科学家进行
20世纪80年代发现的低频QPOs是瞬态黑洞双星中常见的观测定时特征
它们是准周期的，但不是精确的周期，光曲线中的调制
30多年来，低频QPOs的起源一直不为人所知
解释它们起源的两个最流行的模型是:1)振荡是由物质旋转并最终落入黑洞时吸积盘的不稳定性引起的；2)准周期x光调制是由靠近黑洞的日冕x光发射区的振荡或进动产生的
在Insight-HXMT时代之前，X射线卫星只能探测和研究30 keV以下的低频QPOs因此，很难测试这些模型
相比之下，洞察-HXMT具有1-250千电子伏的宽有效能量范围，并且在30千电子伏以上具有最大有效面积
因此，在Insight-HXMT发射后，科学家们预计它将探测到30千电子伏以上丰富的低频量子粒子，从而能够充分测试以前的模型
新的黑洞X射线双星MAXI J1820+070，由几个太阳质量的黑洞和一颗伴星组成，于2018年3月11日开始爆发
长期以来，它一直是天空中最亮的x光源之一
洞察-HXMT很快做出了回应，并在几个月的时间里对这个源进行了高节奏的定点观察，积累了大量的观察数据
基于这些数据，科学家们发现，MAXI J1820+070的低频QPO出现在一个很宽的能量范围内，其最大探测能量超过200 keV，几乎比以前其他望远镜观测到的QPOs高出一个数量级，表明QPO不可能来自吸积盘的热辐射区
进一步的研究表明，QPO的频率和变化幅度与能量无关，高能QPO先于低能
这些结果与大多数现有模型明显冲突
因此，科学家们提出，低频QPO是由黑洞视界附近的射流进动产生的；进动可能是由黑洞旋转产生的广义相对论的拖帧效应引起的
喷流是以接近光速的速度运动的高速物质流
在黑洞双星和容纳超大质量黑洞的遥远类星体中已经观察到了大量的喷流
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数百万到数百亿太阳质量)在无线电、光学和x光波段
喷流是黑洞系统的一个重要观测特征，是黑洞吞噬附近物质时通过反馈影响周围环境的主要手段
然而，这些喷流远离黑洞
它们通常位于黑洞视界100多万倍的距离处
在如此遥远的距离，黑洞的引力实际上没有影响
因此，还不清楚这些喷流是在哪里产生的，它们离黑洞有多远，它们如何逃离黑洞的强大引力场，以及它们如何被加速到接近光速的速度
洞察-HXMT的发现特别重要，因为这是第一次在离黑洞只有数百公里的地方发现喷气式飞机(我
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，数倍于黑洞的事件视界)
作为迄今为止在黑洞中观测到的最近的相对论喷流，这一发现对于研究相对论效应、动力学过程和辐射机制具有重要意义
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