上海天文台在黑洞迷你爆发的研究取得新进展——迷你爆发中的“低”与“不低”

文章来源:上海天文台  |  发布时间:2017-09-11  |  【打印】 【关闭

  

迄今为止,科学家们在银河系发现了大约60个黑洞双星系统,其中的绝大部分都是暂现源,也就是在大部分的时间里黑洞都处于宁静态,辐射光度(发光本领)非常低,突然某一天开始爆发,辐射光度随后可以增加成千上万倍甚至上百万倍,通常几个月之后又回到了宁静态。在这类系统中,在相当长的伴星演化时期里,由于黑洞强大的引力,伴星物质会发生转移,在黑洞周边形成吸积盘。在黑洞爆发期,物质吸积过程活跃,吸积盘内区的温度可以达到几百万度,从而发出强烈的X射线。 

暂现源还存在一种迷你爆发,对应的光度和爆发时间都比主要爆发更小。但由于其光度低,持续时间短,目前对迷你爆发的观测研究还很少,对它的产生机制还不了解。近日,上海天文台的余文飞研究员带领的团队对GRS1739-279这颗暂现源的两次迷你爆发进行了研究,发现这两次迷你爆发中都存在经典的X射线能谱态跃迁,揭示了黑洞谱态跃迁产生的光度跨越了极大的范围,而且,低光度下的黑洞吸积流不止一种模式。目前,该工作已经发表在国际学术期刊《皇家天文学会月刊》上。 

GRS1739-279的迷你爆发 

GRS 1739-278就是一颗这样的黑洞暂现源,它的发现还要回到1996年它的爆发。2014年,人们探测到它的第二次爆发,而这是一次寻常的爆发,开始阶段和其它的黑洞暂现源爆发并无不同。但是在这次主要爆发结束后,它并没有完全回到宁静态,而是经历了至少两次迷你爆发。 

“监测观测发现,这两个迷你爆发的光度和持续时间都比之前的主要爆发小十倍左右,这也是它们被称作迷你爆发的原因。”余文飞研究员介绍道,“这种迷你爆发在之前的黑洞暂现源中也被发现过,但对这种迷你爆发的观测并不多。” 

发现:迷你爆发中存在经典的X射线能谱态跃迁 

“我们的研究发现,在GRS 1739-278这次爆发中的两个迷你爆发中都存在经典的X射线能谱态跃迁,而这在过去发现的其他黑洞暂现源的迷你爆发中没有发现。”上海天文台的闫震副研究员说。他解释,之前人们观测到低光度吸积流并不能产生X射线能谱态跃迁,而我们在同样是低光度的迷你爆发中却看到了X射线能谱态跃迁,这表明了低光度吸积流并不是只存在一种模式。

1. GRS 1739-2782014年的爆之后,生了至少两次迷你爆,其峰光度和持续时间都比之前的主要爆小十倍,但是和主要爆两个迷你爆发过程中依然存在能谱态跃程。

发现:X射线能谱态跃迁光度“低”与“不低” 

据闫震副研究员介绍,对应的X射线谱态跃迁光度远低于主要爆发中谱态跃迁的光度,之间相差10倍多。这也是第一次在单个黑洞中发现谱态跃迁的光度能相差10倍多。 

但这样的跃迁光度也不低,因为还是比没有爆发现象的持续黑洞X射线双星要高(比如著名的天鹅座X1)。余文飞研究员说,“这个‘不低’就进一步支持了我们之前的观点,也就是黑洞暂现源中的X射线谱态跃迁光度主要由和爆发相关的过程决定的。” 

2. 迷你爆态跃迁光度(横坐)比主要爆小十倍,但是依然大于持黑洞X线双星天X1

余文师总结说:“一次我的工作揭示了黑洞谱态跃生的光度跨越了极大的范,而且,低光度下的黑洞吸流不止一种模式,我就看到了与之前解不一的模式。未来,我们还继续探索,而且相信种迷你爆会成今后研究低光度下黑洞吸的重要研究象。” 

科研论文链接: 

https://academic.oup.com/mnras/article-lookup/doi/10.1093/mnras/stx1562