中科院云南天文台首次发现黑洞吸积驻激波特征

8月27日消息，中国科学院云南天文台今日宣布，由毛基荣研究员带领的国际合作团队在《天体物理学报》（The Astrophysical Journal）上发表了一项重要研究成果，论文题为“低角动量黑洞吸积：首次广义相对论磁流体动力学中的驻激波证据”。

在该研究中，团队通过广义相对论磁流体（GRMHD）数值模拟，首次在低角动量吸积模式下观测到黑洞吸积过程中存在的驻激波（standing shock）结构特征。

致密天体通过引力吸引并积累周围物质，这一吸积物理过程不仅是高能天体物理研究的前沿课题，也对理解星系形成与演化具有重要意义。自2019年事件视界望远镜发布首张黑洞照片以来，临近黑洞视界区域的吸积机制已成为国际研究的热点。

在黑洞吸积过程中，吸积流可能在靠近黑洞的区域形成激波。这类激波若位置保持基本不变，即形成所谓“驻波”。长期以来，黑洞吸积中是否存在驻激波一直是天体物理学界争议的焦点。

该研究在广义相对论框架下，采用二维与三维磁流体动力学数值模拟，系统研究了黑洞吸积的物理机制。结果显示，在低角动量吸积模式下，吸积流确实在临近黑洞处产生激波，且该激波位置随吸积持续进行仍保持稳定。这项研究首次通过数值模拟明确证实了黑洞吸积中驻激波的存在。

研究还指出，驻激波仅可存在于磁场强度较弱的标准演化过程（SANE）中，而无法在磁场较强的磁囚禁吸积过程（MAD）中维持。

由于驻激波会在特定位置反复振荡，这一过程将加速周围粒子，被加速的粒子进一步产生辐射，从而形成天文观测中常见的准周期振荡（QPO）现象。该动力学结果对理解X射线双星和活动星系核中的辐射周期性具有重要意义。

本研究获得了国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项、国家自然科学基金及云南省兴滇英才支持计划等多方支持。

论文链接：
https://doi.org/10.3847/1538-4357/adf635

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