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中國天眼FAST解密黑洞“脈搏”

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從中國科學院國家天文臺獲悉,北京時間7月26日,國際科學期刊《自然》雜志(Nature)發表了圍繞中國天眼FAST的最新科研成果。武漢大學物理科學與技術學院天文學系與中國科學院國家天文臺聯合領導的國際合作研究論文“Sub-second periodic radio oscillations in a microquasar”(微類星體中的亞秒級周期射電振蕩),揭示了黑洞噴流的復雜動力學特性。

微類星體是銀河系內由一顆中子星或黑洞與一顆普通恒星組成的雙星系統,中子星或黑洞吸積恒星的物質產生高溫的吸積盤及相對論性的噴流,在觀測上表現為間歇性或長期變化的X射線和射電輻射,是研究強引力場和相對論物理的宇宙天然實驗室。GRS 1915+105是一顆著名的微類星體,含有一個快速旋轉的黑洞,并觀測到視超光速運動的射電噴流,是研究極端高能物理過程的重要樣本。自發現起近30多年來,該黑洞一直具有豐富的X射線光變特征和間歇性射電噴流,但我們對黑洞噴流的動力學和快速光變的起源依然不清楚。

為了揭開微類星體的相對論性噴流的神秘面紗,國際合作研究團隊自2020至2022年利用FAST對GRS 1915+105首次開展高時間精度的射電連續譜光變和偏振監測。利用FAST高采樣和探測靈敏度優勢,在2021年1月和2022年6月的兩次觀測均發現黑洞存在微弱的射電脈搏,脈搏周期約為0.2秒。這個脈搏周期不穩定,而且大部分時間無法探測,因此稱之為準周期振蕩。該合作研究成果中,武漢大學田鵬夫、張平博士、王偉教授及國家天文臺王培副研究員為共同第一作者,國家天文臺劉繼峰研究員、姜鵬研究員、李菂研究員等是共同作者。

這一成果是國際首次觀測到微類星體中亞秒級的低頻射電準周期振蕩的現象,并揭示黑洞系統的該準周期振蕩現象與相對論性噴流直接相關。此次黑洞射電輻射脈搏的發現,對于揭示致密天體相對論性射電噴流的起源與動力學過程具有重要科學意義,將打開黑洞射電觀測和理論研究的新思路。


{关键词}