重大合作揭示了雙星系統的新見解 _雙星系統

藝術家對X射線雙星系統的印象。這顯示了黃色/紅色的正常恒星，旋轉物質的圓盤，位于其中心的中子星，以及射出的“射電噴流” 。Credit: Instituto de Astrofísica de Canarias
據美國物理學家組織網（by University of Pennsylvania）：牛津大學的研究人員為一項重大的國際研究做出了貢獻，這項研究捕捉到了一種罕見而迷人的空間現象:雙星系統。這項名為“黑洞和中子星的共享吸積不穩定性”的研究已經發表在《自然》雜志上。
科學家們長期以來一直對X射線雙星系統感興趣，在這種系統中，兩顆恒星圍繞彼此旋轉，其中一顆要么是黑洞，要么是中子星。黑洞和中子星都是在超新星爆炸中產生的，密度非常大，給了它們巨大的引力。這使得他們能夠捕獲雙星系統中圍繞它運行的正常恒星的外層，看起來像黑洞/中子星周圍的旋轉物質盤(模仿漩渦) 。
根據理論計算，這些旋轉的圓盤應該表現出一種動態不穩定性:大約每小時一次，圓盤的內部部分迅速落到黑洞/中子星上，之后這些內部區域重新填充，這個過程重復進行。到目前為止，這種劇烈而極端的過程只在黑洞雙星系統中被直接觀察過一次。第一次，它現在已經在一個中子星雙星系統中被看到，稱為Swift J1858.6-0814 。這一發現表明，這種不穩定性是這些圓盤的普遍屬性(而不是由黑洞的存在引起的) 。
這一現象是通過結合五個地基和天基望遠鏡的數據捕捉到的，這些數據涵蓋了多個波長。科學團隊是由加那利群島天文研究所領導的天文學家國際合作組織，在2018年首次發現中子星系統時成立。這些望遠鏡包括Karl G. Jansky甚大陣列:位于新墨西哥州的世界上最靈敏的射電望遠鏡之一，由27個巨大的(直徑25米)望遠鏡碟形天線組成。
牛津大學物理系的Jakob van den Eijnden博士領導了對Karl G. Jansky甚大陣列數據的分析。他說:“我們對無線電波長數據的觀察強調了這些不穩定性的一個重要特性。我們發現，當漩渦變空時，一些氣體以所謂的‘無線電射流’的形式被噴射到太空中:狹窄的氣體束以接近光速的速度噴射出來。”
據觀察，這些噴流的亮度是可變的，現在可以用噴流物質滴以這些極限速度發射來解釋，每當圓盤開始或完成清空(導致亮度峰值) 。當圓盤穩定下來，噴射停止，亮度降低。只有通過比較望遠鏡在電磁波譜(從無線電波到X射線波長)上觀察到的可變性，才能得出這一結論，因為望遠鏡同時探測了圓盤和噴流的行為。
van den Eijnden博士補充說，“這一發現只是這些不穩定性的第二個例子，也突出了這種行為的罕見性。因此，在不同類型的二進制系統中找到更多的例子是首要任務。由于這一過程的短暫性，我們無法預測何時會再有機會。到那時，我們將需要準備重復我們的國際觀察努力。”
“我認為許多早期研究人員的國際合作和參與是這項工作最令人興奮的方面之一。我們分析了一個真正獨特的數據集，收集起來極具挑戰性，因為氣體捕獲過程是‘短暫的’:它只發生幾個月，不可預測，然后再次關閉， ”范登艾因登說。