偏振X射线揭示了黑洞周围极热物质的形状和方向

　　当物质被拉向黑洞时会被加热到数百万度，而这种热物质在X射线中发光。研究人员正在利用这些X射线的偏振测量来测试和改进模型，这些模型描述了黑洞如何吞噬物质，如何成为宇宙中最明亮的光源之一。

　　11月3日星期四，《科学》杂志在线发布了天鹅座X-1的最新测量结果，这代表了美国宇航局和意大利航天局合作的成像X射线偏振探测器（IXPE）任务对质量吸积黑洞的首次观测。天鹅座X-1是我们银河系中最明亮的X射线源之一，由一个21太阳质量的黑洞和一颗41太阳质量的伴星组成。

　　“之前对黑洞的X射线观测只测量了从热等离子体螺旋向黑洞方向的X射线的到达方向、到达时间和能量。”主要作者、圣路易斯华盛顿大学艺术与科学的Wayman Crow物理学教授亨里克·克劳辛斯基（Henric Krawczynski）说。“IXPE还测量了它们的线性偏振，它携带了有关X射线是如何发射的信息，以及它们是否在何处散射靠近黑洞的物质。”

　　没有光，甚至是X射线的光，可以从黑洞的视界内逃逸。用IXPE探测到的X射线是由热物质或等离子体发射的，位于黑洞直径60公里的视界周围直径2000公里的区域。

　　将IXPE数据与NASA NICER和NuSTAR X射线天文台在2022年5月和6月同时进行的观测相结合，使作者能够模拟等离子体的几何结构，即形状和位置。

　　研究人员发现，等离子体垂直于在早期射电观测中成像的双侧铅笔形等离子体流出或射流延伸。X射线偏振方向和喷流方向的对准有力地支持了这样一个假设，即靠近黑洞的X射线亮区的过程在发射喷流中起着至关重要的作用。

　　这些观测结果与预测模型相吻合，即热等离子体的日冕要么夹住盘旋向黑洞的物质盘，要么取代盘内的物质。新的极化数据排除了黑洞日冕是沿射流轴的窄等离子体柱或锥形的模型。

　　科学家们指出，更好地了解黑洞周围等离子体的几何结构，能够帮助我们揭示黑洞的内部工作原理以及它们是如何积累质量的。这些新的见解将有助于改进X射线研究，研究引力如何在黑洞附近弯曲时空。

　　除了天鹅座X-1，IXPE正被用于研究各种极端X射线源，包括质量吸积中子星、脉冲星和脉冲星风星云、超新星残骸、我们的星系中心和活跃的星系核。

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