云南天文臺(tái)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(tái)領(lǐng)銜的中外合作團(tuán)隊(duì)(云南天文臺(tái)的碩士研究生楊鵬程、張國(guó)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(guò)分析黑洞X射線雙星Swift J1753.5-0127在12年長(zhǎng)期爆發(fā)期間的多波段觀測(cè)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(guò)程中,UV/OPT輻射可能是由外吸積盤(pán)的粘滯加熱過(guò)程主導(dǎo)。該研究成果于近日在《英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)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(guò)引力吸積伴星的物質(zhì),在其周圍形成吸積盤(pán)、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(guò)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(lái)自噴流,X射線輻射來(lái)自冕區(qū)。因?yàn)閁V/OPT波段處于各種輻射機(jī)制的交集處,所以相對(duì)于射電波段和X射線波段的輻射,人們對(duì)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(lái)表征不同的輻射起源。當(dāng)黑洞X射線雙星處于硬態(tài)時(shí),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(guò)程主導(dǎo)吸積盤(pán)中UV/OPT輻射時(shí),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(guò)程主導(dǎo)UV/OPT輻射時(shí),冪律指數(shù)大約為0.7;(3)當(dāng)外吸積盤(pán)的粘滯加熱過(guò)程主導(dǎo)UV/OPT輻射時(shí),冪律指數(shù)為0.15-0.30,并且隨著波長(zhǎng)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(zhǎng)期爆發(fā)。楊鵬程等人利用Swift衛(wèi)星同時(shí)性觀測(cè)數(shù)據(jù),研究該源長(zhǎng)期爆發(fā)過(guò)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(jiàn)圖1.),并且當(dāng)觀測(cè)波長(zhǎng)從光學(xué)到紫外波段減小時(shí),其與X射線波段的冪律指數(shù)逐漸增大,與粘滯加熱盤(pán)模型的理論預(yù)期一致,表明UV/OPT輻射可能是由外吸積盤(pán)中的粘滯加熱過(guò)程主導(dǎo)。
論文鏈接

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