洞察-HXMT发现离黑洞最近的高速相对论喷流

　　洞察-HXMT，中国第一颗空间X射线天文卫星，在黑洞双星中发现了200千电子伏以上的低频准周期振荡（QPO），使其成为有史以来发现的能量最高的低频QPO。

　　这项工作于2020年9月21日在线发表在《自然天文学》杂志上，主要由中国科学院高能物理研究所（IHEP）、英国南安普敦大学、德国图宾根大学和中国科学院上海天文台的科学家进行。

　　20世纪80年代发现的低频qpo是瞬态黑洞双星中常见的观测定时特征。它们是准周期的，但不是精确的周期，光曲线中的调制。30多年来，低频QPOs的起源一直不为人所知。

　　在Insight-HXMT时代之前，X射线卫星只能探测和研究30 keV以下的低频QPOs因此，很难测试这些模型。相比之下，Insight-HXMT具有1-250 keV的宽有效能量范围，并且在30 keV以上具有最大有效面积。因此，在Insight-HXMT发射后，科学家们预计它将检测到30 keV以上丰富的低频量子粒子，从而能够充分测试以前的模型。

　　2018年3月11日，由几个太阳质量的黑洞和一颗伴星组成的新黑洞X射线双星MAXI J1820+070开始爆发。长期以来，它一直是天空中最亮的X射线源之一。洞察-HXMT很快做出了回应，并在几个月的时间里对这个源进行了高节奏的定点观察，积累了大量的观察数据。

　　这些结果与大多数现有的模型明显冲突。因此，科学家们提出，低频QPO是由黑洞视界附近的射流进动产生的；进动可能是由黑洞旋转产生的广义相对论的拖帧效应引起的。

　　喷流是以接近光速的速度运动的高速物质流。在射电、光学和X射线波段的黑洞双星和容纳超大质量黑洞（即数百万到数百亿太阳质量的黑洞）的遥远类星体中观察到了大量的喷流。

　　然而，这些喷流远离黑洞。它们通常位于黑洞活动视界的一百万倍以上的距离。在这么远的距离，黑洞的引力其实没有任何作用。因此，目前还不清楚这些喷流是在哪里产生的，它们离黑洞有多远，它们如何逃离黑洞的强引力场，以及它们是如何被加速到接近光速的速度的。

　　洞察——HXMT的发现尤为重要，因为这是第一次在距离黑洞仅数百公里的地方发现喷流（即数倍于黑洞的事件视界）。作为迄今为止在黑洞中观测到的最近的相对论喷流，这一发现对于研究相对论效应、动力学过程和辐射机制具有重要意义。