IT之家 8 月 27 日消息，中國科學(xué)院云南天文臺今日宣布，中國科學(xué)院云南天文臺毛基榮研究員和其他國際合作者在 The Astrophysical Journal 發(fā)表了題為“Low-angular-momentum Black Hole Accretion: First General Relativistic Magnetohydrodynamic Evidence of Standing Shocks”的研究論文。

在該論文中，通過廣義相對論磁流體（GRMHD）數(shù)值模擬，在低角動量吸積模式下，首次發(fā)現(xiàn)吸積的駐激波（standing shock）特征。

致密天體通過引力作用吸積周圍物質(zhì)。吸積物理是高能天體物理研究領(lǐng)域的國際前沿，也是星系形成和演化研究領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。自 2019 年事件視界望遠(yuǎn)鏡發(fā)布首張黑洞照片以來，臨近黑洞視界的吸積過程成為天體物理研究的熱點(diǎn)。

在黑洞吸積過程中，吸積流可能在臨近黑洞的區(qū)域形成激波，這一激波產(chǎn)生的位置在吸積過程中基本保持不變，成為駐波。黑洞吸積中駐激波是否存在，是長期以來國際研究領(lǐng)域激烈爭論的問題。

本研究論文在廣義相對論框架下，采用兩維和三維的磁流體數(shù)值模擬，開展了黑洞吸積物理的研究。研究發(fā)現(xiàn)，在低角動量吸積的模式下，吸積流在臨近黑洞附近產(chǎn)生激波，而且，隨著吸積持續(xù)發(fā)生，激波位置基本不變。因此，該論文首次在數(shù)值模擬中明確了黑洞吸積駐激波的存在。同時，研究發(fā)現(xiàn)，駐激波只能存在于磁場相對較弱的標(biāo)準(zhǔn)演化過程（standard and normal evolution [SANE]），而不能存在于磁場較強(qiáng)的磁囚禁吸積過程（magnetic arrested disk [MAD]）。

由于駐激波在這一特定位置處反復(fù)振蕩，駐激波將加速粒子，這些被加速的粒子將產(chǎn)生輻射，形成天文觀測上的準(zhǔn)周期振蕩（quasi-periodic oscillation [QPO]）現(xiàn)象。該論文所得到的吸積物理的動力學(xué)結(jié)果對研究 X 射線雙星和活動星系核中的準(zhǔn)周期輻射性質(zhì)具有重要意義。

▲ 吸積的物質(zhì)分布

▲ 吸積所產(chǎn)生的激波面

該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃政府間國際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)專項、國家自然科學(xué)基金和云南省興滇英才支持計劃的支持。

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