“慧眼”最近又看见了啥?

原标题:“慧眼”最近又看见了啥?

“‘慧眼’卫星发现,黑洞和中子星邻近的物质宣布的几十到上百千电子伏特能区的高能X射线存在强度的准周期改变,这是曾经一切的地理望远镜都没有看到的。”中科院高能物理研讨所研讨员、“慧眼”卫星体系有效载荷总设计师卢方军介绍。

“慧眼”——硬X射线调制望远镜(Insight-HXMT)卫星是我国第一颗X射线地理卫星。在轨运转两年多以来,“慧眼”打开了各类观测1000余次,已在世界干流天体物理杂志上宣布(含承受)科学论文10余篇。

此前,“慧眼”卫星成功监测双中子星并合引力波事情电磁对应体和完结脉冲星导航试验的效果现已先后发布。10月26日开幕的第一届我国空间科学大会期间,“慧眼”卫星团队发布了“慧眼”卫星对X射线双星的系列观测成果。

敞开研讨黑洞体系新窗口

X射线双星是由黑洞或中子星与一个正常恒星组成的双星体系,正常恒星的物质在强引力效果下落向黑洞或中子星,构成环绕黑洞和中子星高速滚动的物质盘(吸积盘),并宣布激烈的X射线辐射。

X射线双星的快速光变和能谱是研讨强引力场、强磁场,以及物质在强引力场和强磁场下的动力学进程和辐射进程的首要探针。在轨期间,“慧眼”卫星对黑洞、中子星X射线双星进行了高精度、高频度的定点观测,

“‘慧眼’发现黑洞体系中迄今最高能量的准周期振动现象,敞开了研讨黑洞体系的新窗口,使得人类能够研讨十分接近黑洞或中子星的物质的运动和辐射进程。”卢方军介绍。

准周期振动(QPO),即天体的流强在某个中心频率邻近以多种频率改变的现象,是黑洞X射线双星体系的首要光变特征。其来源有多个理论模型,不光涉及到辐射区的几许结构、物质状况和辐射机制,也是验证广义相对论的重要预言“时空拖曳效应”的首要观测根据之一。

“慧眼”卫星将黑洞体系准周期振动现象研讨的最高能量从以往的30keV提高到100keV,激烈支撑QPO信号的非热辐射来源,阐明黑洞接近区域以非热高能物理进程为主。

对盛行的千赫兹

QPO模型提出应战

“慧眼”卫星在中子星X射线双星体系中发现了最高能量的千赫兹准周期振动(QPO),对广为认可的千赫兹QPO来源模型提出了严峻应战。

天蝎座X-1(Sco X-1)是人类发现的第一个世界X射线天体,也是除太阳外天空中最亮的X射线源。

上个世纪末的观测发现,Sco X-1存在中心频率在千赫兹邻近的QPO现象。尽管经过了20多年的观测和研讨,其来源仍无结论,最盛行的模型以为这对应于环绕中子星高速旋转的物质盘(吸积盘)内边际的不稳定性,中心频率与旋转频率适当。

慧眼卫星初次在20 keV以上的能区观测到Sco X-1的千赫兹QPO,因为吸积盘的辐射以热辐射为主,光子能量难以抵达这么高的能量,慧眼的观测成果对盛行的千赫兹QPO模型提出了严峻的应战。

初次验证关于光的

辐射压导致

吸积盘结构骤变的理论

Swift J0243.6+6124是银河系内发现的第一个超亮X射线源。其光度极高,导致大部分望远镜被“亮瞎眼”,无法打开观测。

“‘慧眼’对其进行了世界上最为全面的观测,使咱们能体系地研讨其时变和能谱的演化。咱们发现在特定X射线光度时,X射线脉冲概括(亮度的周期性改变曲线)两次发作骤变,这是地理学家初次在中子星X射线双星体系中观测到脉冲概括跟着光度添加相继骤变两次的现象。”卢方军介绍。

“慧眼”的观测成果表明,脉冲概括在低光度时的骤变,是因为吸积物质在中子星外表上的散布形状改变引起的:当光度较低时,吸积物质像土丘相同;而光度较高时,因为辐射压的影响,会构成吸积柱,导致脉冲概括改变。当光度进一步升高,吸积盘由气压主导变为光的辐射压主导,并从一个薄盘胀大为厚盘,导致了功率谱的改变。

这一观测初次验证了半个多世纪前提出的吸积理论。可是,脉冲概括为何两次骤变,仍然是一个谜。

为吸积物理研讨

供给新“探针”

当中子星从伴星吸积的物质满足多时,会发作热核聚变反响,宣布很多低能X射线(能量大多低于1keV)。这些X射线光子会与笼罩在中子星周围、温度高达几亿度的高温电子冕发作磕碰并下降电子的温度。

“慧眼”初次观测到中子星外表单个热核暴的X射线光子“阵雨”对温度高达几亿度高温电子冕的快速冷却现象,为研讨高温电子冕的辐射和构成机制供给了“独门”探针。

这一观测现象开始由项目组使用美国卫星的观测数据发现,但其时需求累积十个以上的暴才干看到明显的信号。慧眼卫星因为在高能X射线波段很强的勘探才能,初次高明显性地勘探到单个热核暴发生的低能X射线光子对高温电子冕的冷却,冕的冷却和从头加热在1秒左右的时间内即能完结。

“慧眼”卫星还发现中子星外表的热核暴与环绕中子星运动的吸积盘之间或许发作剧烈的相互效果。这或许供给了约束物质盘最内半径的新办法。

为了解中子星供给新根据

回旋吸收线的能量直接对应着磁场强度,这是现在直接丈量中子星磁场的仅有办法。

闻名的中子星X射线双星Her X-1是首颗被观测到回旋吸收线的中子星,但是,其回旋吸收线的能量在曩昔的近二十年中出现缓慢的下降,是中子星物理的未解之谜。

最近几年,观测发现其下降趋势有或许中止了。“慧眼精确地观测到了来自Her X-1的回旋吸收线,而且以超越5倍标准偏差的精度确认了回旋吸收线的能量不再下降,为了解中子星的性质供给了新的观测根据。”卢方军介绍。

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