近日，人类第一次清楚地观测到了黑洞双星爆发过程的全景。7月1日，原投到美国《天体物理学》杂志报道这项研究成果的论文，因“文章的重要性和潜在的影响”被该杂志编辑直接推荐在该刊快报（The Astrophysical Journal Letters）发表。
黑洞双星系统由恒星和黑洞组成。黑洞在吞噬其伴星恒星的气体的时候会产生强烈的X射线爆发，光度在几个月时间里呈现快速增加、缓慢下降的变化趋势，相应在能谱硬度和流量关系图上（Hardness-Intensity Diagram, HID），画出小写字母“q”形状的图像。这个所谓的“q”图（类似恒星演化的“赫罗图”），被公认为黑洞双星爆发演化的标准图像，然而其背后的物理过程和机制一直没有共识。
“慧眼”卫星于2019年对黑洞X射线双星MAXI J1348-630进行了高频次监测，完整记录了该源1-5月的X射线爆发活动。得益于望远镜的宽波段覆盖，详细分析这些高质量观测数据，人们可以很好地分解出来自黑洞吸积盘和黑洞附近高温等离子体冕的辐射，及其随时间的演化行为。在此基础上，研究人员首次定量解释了“q”图的产生：吸积盘所产生的软X射线辐射和黑洞附近的高温冕所产生的硬X射线辐射的演化不同步导致，也就是硬X射线辐射演化早于软X射线辐射。此外，结合美国Swift卫星的紫外望远镜的准同时性观测，该工作进一步说明了该爆发的基本图像是冕对吸积盘的再照射引起了吸积盘外围的低能辐射，导致了吸积盘的吸积率增加，增加的吸积物质传递到吸积盘内区产生了X射线流强的增加。
该研究工作由南京师范大学、中国科学技术大学和中国科学院高能物理研究所的研究人员共同完成。南京师范大学翁山杉博士为该论文的第一作者，与高能所张双南研究员为论文共同通讯作者。该工作使用了慧眼卫星和美国Swift卫星观测数据。慧眼卫星项目受到国家航天局和中国科学院支持；论文得到国家自然科学基金和江苏省青蓝工程项目支持。
论文链接: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac0a7b
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