搜索揭示了八个新来源的黑洞回声

研究人员使用了自动搜索工具,他们创造了“混响机”。

散布在我们银河系中的银河系中是数千万黑洞 - 时空的强烈重力井,从中,插入的物质甚至光线永远都无法逃脱。从定义上讲,黑洞是深色的,除非在极少数情况下进食。当黑洞从轨道恒星中拉出气体和灰尘时,它可以散发出壮观的X射线灯,从灵感的气体中弹起并回荡,简短地阐明了黑洞的极端环境。

现在,麻省理工学院的天文学家正在寻找附近黑洞X射线二进制文件的闪光灯和回声 - 带有星际轨道的系统,偶尔被黑洞食用。他们正在分析此类系统的回声,以重建黑洞的直接,极端附近。

在今天出现在天体物理杂志,研究人员使用新的自动搜索工具报告了他们创建了“混响机”,以梳理卫星数据以获取黑洞回声的迹象。在他们的搜索中,他们在我们的银河系中发现了八个新的回声黑洞二进制文件。以前,已知只有两个以银河系的系统发出X射线回声。

在比较整个系统的回声时,该团队将黑洞在爆发过程中如何发展的一般图片拼凑在一起。在所有系统中,他们观察到一个黑洞首先经历了“硬”状态,搅动了高能量光子的电晕以及相对论颗粒的射流,该颗粒以接近光速的速度发射。研究人员发现,在某个时刻,黑洞在过渡到“柔软”低能状态之前,发出了最后一个高能量的闪光。

最后的闪光灯可能表明,黑洞的电晕,即黑洞边界外的高能等离子体区域,短暂扩展,弹出最后一系列高能颗粒,然后完全消失。这些发现可以帮助解释银河系中心的更大的超大质量黑洞如何在宇宙尺度上喷射颗粒以塑造银河系的形成。

麻省理工学院物理学助理教授艾琳·卡拉(Erin Kara)说:“黑洞在星系进化中的作用是一个杰出的问题。”“有趣的是,这些黑洞的二进制文件似乎是'迷你'超级质量黑洞,因此​​,通过了解这些小型,附近的系统中的爆发,我们可以理解超大型黑洞中的类似爆发如何影响它们所居住的星系。”

该研究的第一作者是麻省理工学院研究生Jingyi Wang;其他合着者包括MIT的Matteo Lucchini和Ron Remillard,以及来自加州理工学院和其他机构的合作者。

X射线延迟

卡拉(Kara)和她的同事们正在使用X射线回声来绘制黑洞附近的地图,这与蝙蝠使用声音回荡在周围环境中的方式一样。当蝙蝠发出通话时,声音会从障碍物上弹起,并以回声回到蝙蝠。回声返回所需的时间是相对于蝙蝠和障碍物之间的距离,使动物的心理图表的周围环境。

以类似的方式,麻省理工学院的团队希望使用X射线回声绘制黑洞的附近。回声代表了两种类型的X射线灯之间的时间延迟:直接从电晕发出的光和电晕发出的光线从灵感的气体和灰尘中弹起。

与接收X射线相比,望远镜从电晕接收光的时间给出了电晕和积聚磁盘之间距离的估计。观看这些时间延迟的变化如何揭示黑洞的电晕和磁盘如何随着黑洞消耗出色的材料而发展。

回声演变

在他们的新研究中,该团队开发了搜索算法,以梳理NASA的Neutron Star Interior Composition Explorer(或Noter)在国际空间站上获得的高级X射线望远镜。该算法挑选了26个黑洞X射线二进制系统,这些系统以前众所周知会发出X射线爆发。在这26个团队中,团队发现10个系统非常接近和明亮,可以在爆发中辨别X射线。这10个以前不知道会发出回声。

王说:“我们看到了八个来源的回响的新签名。”“质量的黑洞范围是太阳质量的5到15倍,它们都处于具有正常,低质量,阳光恒星的二元系统中。”

作为一个附带项目,卡拉(Kara)正在与麻省理工学院的教育和音乐学者,凯尔·基恩(Kyle Keane)和伊恩·康德(Ian Condry)合作,将典型X射线回声的排放转换为可听见的声波。在这里听一个黑洞回荡的声音:

然后,研究人员在10个黑洞二进制文件上运行了算法,并将数据分为具有类似“光谱时序特征”的基团,即高能X射线和重新处理的回声之间的类似延迟。这有助于在黑洞爆发期间的每个阶段迅速跟踪X射线的变化。

团队确定了所有系统中的共同演变。在最初的“硬”状态下,高能颗粒的电晕和喷射主导了黑洞的能量,他们检测到时间滞后的时间滞后,在毫秒级的阶段。这种艰难的状态持续了几周。然后,在几天内发生了过渡,在该过渡中,电晕和喷气喷射溅射和死亡,柔软的状态接管,由黑洞的积聚磁盘中的低能量X射线主导。

在这个难以柔软的过渡状态下,团队发现,时间滞后在所有10个系统中暂时增长了更长的时间,这意味着电晕和磁盘之间的距离也越来越大。一个解释是,电晕可能会短暂地向外和向上扩展,这是最后一次高能爆发,然后黑洞完成了大部分恒星餐的结束并保持安静。

卡拉说:“我们开始使用这些光回声来重建最接近黑洞的环境。”“现在,我们已经表明了这些回声通常是观察到的,并且我们能够以新的方式探测黑洞的磁盘,喷气机和电晕之间的连接。”

NASA部分支持了这项研究。

经许可重新出版麻省理工学院新闻。阅读来源文章

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