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黑洞X射线双星GRS1915+105的喷流“狂舞”

作者:崔朗、闫玺 发布时间:2026-08-28 【字体:       

银河系内的黑洞X射线双星系统(BHXBs)吸积-喷流耦合物理及喷流的全生命周期演化过程是黑洞天体物理领域的前沿问题和重大挑战。新疆天文台星系宇宙学研究团组博士后闫玺、合作导师崔朗及其合作团队,在著名黑洞X射线双星系统GRS1915+105喷流的高分辨率VLBI观测研究中发现了其喷流方向显著的快速变化和非对称喷流结构,为理解黑洞吸积与喷流产生提供了新观测限制,相关成果发表于国际天文学Top期刊《The Astrophysical Journal Letters》(Yan et al. 2026a, ApJL,1006, L15)。

黑洞X射线双星系统由一个恒星级黑洞和晚型星伴星构成,其中心黑洞通过吸积伴星物质产生辐射,从而被探测到。黑洞X射线双星常被认为是由超大质量黑洞吸积驱动的活动星系核的“缩小版”,但是其演化时标要远小于活动星系核。相似的物理演化过程,在活动星系核中可能需要几百万年甚至更长时间,但在BHXBs中可能几周甚至几天内便可完成。因此,BHXBs是研究黑洞吸积和喷流全生命周期演化的绝佳天体。

GRS1915+105是一个极具代表性的BHXB。自上世纪90年代被发现以来,其一直处于间歇的射电/X射线耀发状态,因而被广泛研究。然而,在2019年,GRS1915+105X射线光度显著降低,达到了历史最低值。随后的研究表明,GRS1915+105进入了一个X射线高度遮挡的状态,但其射电辐射仍可被探测到。在2023年的射电耀发期间,喷流的物理性质发生了明显变化(W.Jiang, X.Yan, Z.Yan, et al. 2026, ApJL)。紧接着,在2025年的大型射电耀发中(见图1),由新疆天文台带领的研究团队开展了共计6个历元的东亚VLBI网络(EAVN)观测。有趣的是,此次观测发现GRS1915+105喷流的位置角(即在天平面上的取向或方向)达到有史以来的最小值,约为118度,并在37天内从118度增加到152度(见图1)。

通过搜集过去30多年间的喷流位置角测量结果,研究人员发现:自1994年至2015年期间,GRS1915+105喷流的取向比较稳定,但在2023年之后,喷流的取向会发生明显变化(见图2)。相关的多波段研究共同表明GRS1915+105喷流方向的显著变化可能和内吸积盘的翘曲和进动有关(见图3)。另一方面,研究团队还观测到一个明显的非对称喷流结构(见图1历元F),这在此前研究中从未被观测到。利用这些数据,新疆天文台的研究人员还进一步分析了GRS1915+105的喷流运动学特征及时间演化,请感兴趣读者关注后续相关报道。

本研究所用的数据均由EAVN观测获得。EAVN主要由位于中国、韩国和日本的射电望远镜组成。新疆天文台南山26米射电望远镜和上海天文台天马望远镜深度参与了此研究的观测项目。本研究得到了中国博士后科学基金、国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的资助与支持。

论文链接:

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae80c8

Discovery of Unusual Jet Orientation Variations in the Microquasar GRS 1915+105

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