吸积盘是一个巨大的气体和尘埃漩涡，在黑洞或像棉花糖一样的中子星周围聚集，从附近恒星吸入物质。当磁盘旋转时，它会卷起强大的风，推动和拉动蔓延的旋转等离子体。这些大规模的外流可以通过加热和吹走黑洞周围的气体和尘埃来影响黑洞的周围环境。

在巨大的尺度上，“盘风”可以为超大质量黑洞如何塑造整个星系提供线索。天文学家在许多系统中观察到了盘风的迹象，包括吸积黑洞和中子星。但到目前为止，他们对这种现象的看法还很狭隘。

现在，麻省理工学院天文学家在大力神X-1系统中观测到了更宽的风带，在该系统中，一颗中子星正在将物质从类太阳恒星中吸走。这颗中子星的吸积盘是独一无二的，因为它在旋转时会摆动或“进动”。通过利用这种摆动，天文学家们首次捕捉到了旋转圆盘的不同视角，并绘制了其风的二维地图。

新的地图揭示了风的垂直形状和结构，以及它的速度——大约每秒数百公里，或者大约每小时100万英里，这是吸积盘可以旋转的较温和的一端。

如果天文学家将来能发现更多的摇晃星系，该团队的测绘技术将有助于确定盘风如何影响恒星系统甚至整个星系的形成和演化。

麻省理工学院卡夫利天体物理和空间研究所博士后彼得·科塞克说：“未来，我们可以绘制一系列物体中的盘风图，并确定风的属性如何变化，例如，随着黑洞的质量或其吸积的物质量的变化。”。“这将有助于确定黑洞和中子星如何影响我们的宇宙。”

Kosec是一本学习今天出现在自然天文学他的麻省理工合著者包括艾琳·卡拉、丹尼尔·罗根蒂尼和克劳德·卡尼萨雷斯，以及来自多个机构的合作者，包括英国剑桥天文学研究所。

固定视力

圆盘风最常见于X射线双星系统中，在该系统中，黑洞或中子星从密度较低的物体中拖出物质，并产生一个吸入物质的白色圆盘，以及流出的风。目前尚不清楚这些系统是如何发射风的。一些理论认为磁场可能会撕裂磁盘，并将一些物质以风的形式向外排出。其他人认为，中子星的辐射可能会加热，并在白矮星阵风中蒸发磁盘表面。

风的起源可以从其结构中推断出来，但盘状风的形状和范围一直很难解决。大多数双星产生的吸积盘形状相对均匀，就像在一个平面上旋转的薄气圈。从遥远的卫星或望远镜上研究这些圆盘的天文学家只能在相对于旋转圆盘的固定和狭窄范围内观察到圆盘风的影响。因此，天文学家能够探测到的任何风都是其较大结构的一小部分。

Kosec指出：“我们只能在一个点上探测风的属性，而我们对该点周围的一切都一无所知。”。

2020年，他和他的同事意识到一个二进制系统可以提供更广泛的磁盘风视图。大力神X-1因其扭曲的吸积盘而从最著名的X射线双星中脱颖而出，吸积盘在围绕系统中心中子星旋转时会摆动。

Kosec解释道：“磁碟每隔35天就会随时间摆动一次，风从磁碟中的某个地方开始，随着时间的推移在磁碟上方的不同高度穿过我们的视线。”。“这是该系统的一个非常独特的特性，使我们能够更好地了解其垂直风特性。”

扭曲的摆动

在这项新的研究中，研究人员使用两台X射线望远镜——欧洲航天局的XMM牛顿望远镜和美国宇航局的钱德拉天文台——观测了大力神X-1。

Kosec说：“我们测量的是X射线光谱，这意味着到达探测器的X射线光子数量与其能量的关系。我们测量吸收线，或者在特定能量下X射线光的缺乏。”。“根据不同线的强度比，我们可以确定盘风中的温度、速度和等离子体量。”

借助大力神X-1的扭曲圆盘，天文学家能够看到圆盘的直线在摆动和旋转时上下移动，这与从边缘观察扭曲记录时的摆动方式类似。这样的效果是，研究人员可以观察到盘面风在相对于盘面的不同高度上的迹象，而不是在均匀旋转的盘面上方的单一固定高度上。

通过测量圆盘随时间摆动和旋转时的X射线发射和吸收线，研究人员可以扫描不同高度风相对于圆盘的温度和密度等特性，并绘制出风的垂直结构的二维图。

Kosec说：“我们看到的是，当风在空间中膨胀时，风从圆盘上升起，与圆盘成大约12度角。”。“它也变得越来越冷，越来越笨重，在磁盘上方更高的高度上变得更弱。”

该团队计划将他们的观测结果与各种风力发电机制的理论模拟进行比较，以确定哪种机制最能解释风的起源。此外，他们希望发现更多扭曲和摆动的系统，并绘制其盘风结构图。然后，科学家们可以更广泛地了解盘风，以及这些外流是如何影响周围环境的，尤其是在更大的尺度上。

麻省理工学院1958届职业发展助理物理教授埃林·卡拉提出：“超大质量黑洞如何影响星系的形状和结构？”。“其中一个主要假设是，从黑洞发射的盘状风可以影响星系的外观。现在我们可以更详细地了解这些风是如何发射的，以及它们的外观。”

这项研究部分得到了NASA的支持。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。