重大合作揭示了双星系统的新见解

　　艺术家对X射线双星系统的印象。这显示了黄色/红色的正常恒星，旋转物质的圆盘，位于其中心的中子星，以及射出的“射电喷流”。Credit: Instituto de Astrofísica de Canarias

　　据美国物理学家组织网（by University of Pennsylvania）：牛津大学的研究人员为一项重大的国际研究做出了贡献，这项研究捕捉到了一种罕见而迷人的空间现象:双星系统。这项名为“黑洞和中子星的共享吸积不稳定性”的研究已经发表在《自然》杂志上。

　　科学家们长期以来一直对X射线双星系统感兴趣，在这种系统中，两颗恒星围绕彼此旋转，其中一颗要么是黑洞，要么是中子星。黑洞和中子星都是在超新星爆炸中产生的，密度非常大，给了它们巨大的引力。这使得他们能够捕获双星系统中围绕它运行的正常恒星的外层，看起来像黑洞/中子星周围的旋转物质盘(模仿漩涡)。

　　根据理论计算，这些旋转的圆盘应该表现出一种动态不稳定性:大约每小时一次，圆盘的内部部分迅速落到黑洞/中子星上，之后这些内部区域重新填充，这个过程重复进行。到目前为止，这种剧烈而极端的过程只在黑洞双星系统中被直接观察过一次。第一次，它现在已经在一个中子星双星系统中被看到，称为Swift J1858.6-0814。这一发现表明，这种不稳定性是这些圆盘的普遍属性(而不是由黑洞的存在引起的)。

　　这一现象是通过结合五个地基和天基望远镜的数据捕捉到的，这些数据涵盖了多个波长。科学团队是由加那利群岛天文研究所领导的天文学家国际合作组织，在2018年首次发现中子星系统时成立。这些望远镜包括Karl G. Jansky甚大阵列:位于新墨西哥州的世界上最灵敏的射电望远镜之一，由27个巨大的(直径25米)望远镜碟形天线组成。

　　牛津大学物理系的Jakob van den Eijnden博士领导了对Karl G. Jansky甚大阵列数据的分析。他说:“我们对无线电波长数据的观察强调了这些不稳定性的一个重要特性。我们发现，当漩涡变空时，一些气体以所谓的‘无线电射流’的形式被喷射到太空中:狭窄的气体束以接近光速的速度喷射出来。”

　　据观察，这些喷流的亮度是可变的，现在可以用喷流物质滴以这些极限速度发射来解释，每当圆盘开始或完成清空(导致亮度峰值)。当圆盘稳定下来，喷射停止，亮度降低。只有通过比较望远镜在电磁波谱(从无线电波到X射线波长)上观察到的可变性，才能得出这一结论，因为望远镜同时探测了圆盘和喷流的行为。

　　van den Eijnden博士补充说，“这一发现只是这些不稳定性的第二个例子，也突出了这种行为的罕见性。因此，在不同类型的二进制系统中找到更多的例子是首要任务。由于这一过程的短暂性，我们无法预测何时会再有机会。到那时，我们将需要准备重复我们的国际观察努力。”

　　“我认为许多早期研究人员的国际合作和参与是这项工作最令人兴奋的方面之一。我们分析了一个真正独特的数据集，收集起来极具挑战性，因为气体捕获过程是‘短暂的’:它只发生几个月，不可预测，然后再次关闭，”范登艾因登说。