近期,中国科学院云南天文台领衔的中外合作团队通过分析黑洞x射线双星swift j1753.5-0127在12年长期爆发期间的多波段观测数据,研究了该系统中的紫外/光学(uv/opt)辐射机制,发现在爆发过程中,uv/opt辐射可能是由外吸积盘的粘滞加热过程主导。该研究成果于近日在《英国皇家天文学会月刊》(monthly notices of the royal astronomical society)上刊发。
黑洞x射线双星是由黑洞和伴星组成的双星系统,黑洞通过引力吸积伴星的物质,在其周围形成吸积盘、冕和喷流等辐射结构,产生从射电至x射线的宽波段辐射,并表现出不同的爆发状态,根据它们的x射线辐射谱特性,可分为硬态、中间态和软态。黑洞x射线双星成为研究黑洞的吸积物理过程和辐射机制的重要天体。一般认为黑洞x射线双星中射电辐射来自喷流,x射线辐射来自冕区。因为uv/opt波段处于各种辐射机制的交集处,所以相对于射电波段和x射线波段的辐射,人们对黑洞x射线双星中的uv/opt波段辐射起源的了解较少。
黑洞x射线双星中的uv/opt辐射与x射线辐射普遍存在幂律相关性,幂律指数值的大小可以用来表征不同的辐射起源。当黑洞x射线双星处于硬态时,理论预言近红外到紫外波段的幂律指数值的范围如下:(1)当x射线再辐射过程主导吸积盘中uv/opt辐射时,幂律指数在0.3-0.9之间变化;(2)当喷流中的同步辐射过程主导uv/opt辐射时,幂律指数大约为0.7;(3)当外吸积盘的粘滞加热过程主导uv/opt辐射时,幂律指数为0.15-0.30,并且随着波长的减小,相应的幂律指数逐渐增大。
黑洞x射线双星swift j1753.5-0127是一颗典型的硬态爆发源,并且具有12年的长期爆发。科研人员利用swift卫星同时性观测数据,研究该源长期爆发过程中多波段辐射的相关性,发现它的uv/opt辐射与x射线辐射具有显著的幂律相关性(见图1.),并且当观测波长从光学到紫外波段减小时,其与x射线波段的幂律指数逐渐增大,与粘滞加热盘模型的理论预期一致,表明uv/opt辐射可能是由外吸积盘中的粘滞加热过程主导。
uv/opt流量与x射线流量(0.3-10 kev, 2-10 kev)的幂律相关性