國際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science)于北京時(shí)間9月1日發(fā)表一項(xiàng)中外科學(xué)家合作研究成果，首次揭示黑洞附近熱吸積流中形成磁囚禁盤的完整過程。當(dāng)日下午，論文通訊作者之一、武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院天文系副教授游貝向媒體解讀該過程。
游貝介紹研究成果?！●R芙蓉 攝
黑洞捕獲物質(zhì)的物理過程被稱為“吸積”，被捕獲的物質(zhì)被稱為“吸積流”。吸積流之間的粘滯作用，能夠有效釋放其引力勢能轉(zhuǎn)化為輻射能，產(chǎn)生多波段輻射，對這些輻射的觀測是研究黑洞的重要途徑。
游貝介紹，在黑洞周圍，存在看不見的磁場。黑洞吸積物質(zhì)時(shí)，會(huì)向內(nèi)拖拽磁場。理論認(rèn)為，隨著吸積物質(zhì)將外部弱磁場持續(xù)帶入，磁場及其對物質(zhì)的向外磁力會(huì)逐漸增強(qiáng)，當(dāng)磁場的向外磁力與黑洞的向內(nèi)引力相當(dāng)時(shí)，吸積流便會(huì)被磁場所囚禁，無法自由地掉入黑洞，形成“磁囚禁盤”。
“磁囚禁盤理論模型解釋了黑洞吸積系統(tǒng)的許多復(fù)雜觀測現(xiàn)象?！庇呜愓f，然而，此前從未發(fā)現(xiàn)磁囚禁盤存在的直接觀測證據(jù)，磁囚禁盤如何形成更是未解之謎。
黑洞x射線多波段光變圖(左)與藝術(shù)想象圖(右)?！∮呜惞﹫D
游貝帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)，基于黑洞X射線雙星MAXI J1820+070爆發(fā)時(shí)的多波段觀測數(shù)據(jù)，獲得新發(fā)現(xiàn)：黑洞噴流產(chǎn)生的射電輻射，比雙星系統(tǒng)產(chǎn)生的X射線輻射到達(dá)地球的時(shí)間滯后8天。而在此前，科學(xué)界普遍認(rèn)為二者是同步的。
進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，延遲原因在于冕的擴(kuò)張。游貝解釋道，冕在擴(kuò)張過程中，黑洞周圍會(huì)迅速堆積強(qiáng)磁場，受張力作用，強(qiáng)磁場會(huì)對物質(zhì)產(chǎn)生向外作用力，該作用力最終可以強(qiáng)大到與引力相抗衡。在第8天時(shí)，兩個(gè)力達(dá)到平衡，便在黑洞周圍形成磁囚禁盤現(xiàn)象。
游貝指出，這項(xiàng)成果是迄今科學(xué)界獲得的磁囚禁盤存在的最直接觀測證據(jù)，使磁囚禁盤理論模型得到驗(yàn)證。由于物理過程的普適性，該成果將推進(jìn)對不同量級(jí)黑洞吸積盤大尺度磁場形成及噴流加速機(jī)制等關(guān)鍵科學(xué)問題的理解。
