研究发现大质量黑洞喷流起源的新线索

发稿时间:2018-12-27,作者:浏览次数:708

我校天文学系王俊贤教授小组的最新研究发现,具有相对论性喷流的大质量黑洞周围吸积盘内区更稳定,对强磁场和吸积盘内区在喷流产生中的作用给出了新的观测线索。相关成果于2018年12月25日在线发表在《中国科学:物理学 力学 天文学》英文版上,并被中国科学杂志社遴选为研究亮点以“[新线索]大质量黑洞喷流的秘密是什么?”进行了宣传报道。
?图1左:哈勃空间望远镜观测到的M87的相对论性喷流;中:黑洞,吸积盘和喷流的想象;右:吸积盘与喷流的磁场图(图片来源:Hubble Space Telescope;JPL/NASA;ESA)
类星体是宇宙中最明亮的一类天体,它位于星系的核心,亮度可以比整个星系还要高100倍。普遍认为,类星体的高光度是由星系中心大质量黑洞吸积气体产生的(图1)。
天文观测表明,大约10%的类星体具有相对论性喷流(图1中右,垂直于盘平面的螺旋状结构),产生很强的射电辐射(射电噪类星体),与之相反,大部分类星体是射电宁静的。喷流是由速度接近光速的带电粒子构成,保持着从几光天延展到几百万光年的准直特点,其尺度可以远远超出星系的范围(图1左)。然而,喷流是如何产生的?为什么只有一小部分类星体具有相对论性喷流?这是天体物理研究的未解之迷。理论研究表明,磁场和吸积盘在类星体喷流的产生中可能扮演了重要角色,但观测上缺乏直接的证据。
王俊贤教授研究小组在2014年首次提出利用不同时标的光变分辨类星体吸积盘的技术手段,文章发表在国际天体物理领域权威学术杂志《天体物理期刊》。利用该方法,将能借助不同时标下的光变特征等效地“分辨”当下望远镜所不能空间分辨的吸积盘,有望在时域天文时代取得广泛的运用。
?图2射电噪类星体(RL,括号内数字为相应源数目)和射电宁静类星体(RQ)在不同时标下的颜色光变对比图。横坐标单位为天,纵坐标值偏离1越远,表示颜色变化程度越显着。
此次研究运用该方法,系统对比了射电噪和射电宁静类星体快速和缓慢变化的区别(图2),并通过数值模拟揭示了两类天体差别应来自吸积盘极内区,即射电噪类星体的吸积盘内区可能更加稳定。已有的理论研究认为,吸积盘内区的强磁场有助于稳定吸积盘的扰动。同时理论认为强磁场在喷流产生过程中起到关键作用。这项新研究表明,射电噪类星体的吸积盘内区有更强的磁场,对强磁场和内区吸积盘在喷流产生中的作用给出了新的观测线索。
该研究论文由365棋牌 台湾_《365棋牌》游戏下载_365棋牌收分王俊贤教授小组与厦门大学顾为民教授(我校本科1992级校友)、中国科学院上海天文台袁峰研究员(我校研究生1994级校友)等学者合作撰写,论文第一作者为中国科学技术大学特任副研究员蔡振翼博士和研究生孙玉涵。该项研究得到国家重点基础研究发展规划项目,国家自然科学基金项目,中国科学院前沿与教育局,国家科技部基金项目等资助。
更多详情请阅原文:?Z. Y. Cai, Y. H. Sun, J. X. Wang, F. F. Zhu, W. M. Gu, and F. Yuan, New clues to jet launching: The inner disks in radio loud quasars may be more stable, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 62, 069511 (2019) http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-018-9330-4
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