云南天文臺在黑洞X射線雙星中紫外/光學(xué)輻射起源研究方面獲進(jìn)展
近期,云南天文臺領(lǐng)銜的中外合作團(tuán)隊(云南天文臺的碩士研究生楊鵬程、張國寶研究員和王建成研究員,紐約大學(xué)的Russell和Gelfand教授,荷蘭格羅寧根大學(xué)的Mendez教授,湘潭大學(xué)的呂銘教授)通過分析黑洞X射線雙星Swift J1753.5-0127在12年長期爆發(fā)期間的多波段觀測數(shù)據(jù),研究了該系統(tǒng)中的紫外/光學(xué)(UV/OPT)輻射機(jī)制,發(fā)現(xiàn)在爆發(fā)過程中,UV/OPT輻射可能是由外吸積盤的粘滯加熱過程主導(dǎo)。該研究成果于近日在《英國皇家天文學(xué)會月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上刊發(fā)。
黑洞X射線雙星是由黑洞和伴星組成的雙星系統(tǒng),黑洞通過引力吸積伴星的物質(zhì),在其周圍形成吸積盤、冕和噴流等輻射結(jié)構(gòu),產(chǎn)生從射電至X射線的寬波段輻射,并表現(xiàn)出不同的爆發(fā)狀態(tài),根據(jù)它們的X射線輻射譜特性,可分為硬態(tài)、中間態(tài)和軟態(tài)。黑洞X射線雙星成為研究黑洞的吸積物理過程和輻射機(jī)制的重要天體。一般認(rèn)為黑洞X射線雙星中射電輻射來自噴流,X射線輻射來自冕區(qū)。因為UV/OPT波段處于各種輻射機(jī)制的交集處,所以相對于射電波段和X射線波段的輻射,人們對黑洞X射線雙星中的UV/OPT波段輻射起源的了解較少。
黑洞X射線雙星中的UV/OPT輻射與X射線輻射普遍存在冪律相關(guān)性,冪律指數(shù)值的大小可以用來表征不同的輻射起源。當(dāng)黑洞X射線雙星處于硬態(tài)時,理論預(yù)言近紅外到紫外波段的冪律指數(shù)值的范圍如下:(1)當(dāng)X射線再輻射過程主導(dǎo)吸積盤中UV/OPT輻射時,冪律指數(shù)在0.3-0.9之間變化;(2)當(dāng)噴流中的同步輻射過程主導(dǎo)UV/OPT輻射時,冪律指數(shù)大約為0.7;(3)當(dāng)外吸積盤的粘滯加熱過程主導(dǎo)UV/OPT輻射時,冪律指數(shù)為0.15-0.30,并且隨著波長的減小,相應(yīng)的冪律指數(shù)逐漸增大。
黑洞X射線雙星Swift J1753.5-0127是一顆典型的硬態(tài)爆發(fā)源,并且具有12年的長期爆發(fā)。楊鵬程等人利用Swift衛(wèi)星同時性觀測數(shù)據(jù),研究該源長期爆發(fā)過程中多波段輻射的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)它的UV/OPT輻射與X射線輻射具有顯著的冪律相關(guān)性(見圖1.),并且當(dāng)觀測波長從光學(xué)到紫外波段減小時,其與X射線波段的冪律指數(shù)逐漸增大,與粘滯加熱盤模型的理論預(yù)期一致,表明UV/OPT輻射可能是由外吸積盤中的粘滯加熱過程主導(dǎo)。
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圖1. UV/OPT流量與X射線流量(0.3-10 keV, 2-10 keV)的冪律相關(guān)性