利用加那利大型望远镜(Gran Telescopio CANARIAS,GTC),研究团队对该黑洞的吸积盘进行了光学测量。加那利大型望远镜是世界上最大的光学-红外反射望远镜,位于西班牙加那利群岛的拉帕尔马岛上的罗奎克·德·罗斯·穆察克斯天文台。
他们的观测结果发表在近日的《自然》(Nature)杂志上,显示了一股中性物质(非电离的氢和氦)风的存在。这股风形成于吸积盘的外层,调节着黑洞对物质的吸积过程。这是在黑洞系统中首次发现这样的风,其速度极高(3000公里每秒),因而能逃脱黑洞周围引力场的作用。
南安普顿大学物理学和天文学系的菲尔·查尔斯(Phil Charles)教授是研究团队的成员之一,他说:“它的存在使我们得以解释这场爆发,尽管非常明亮而且猛烈,亮度持续变化,大量物质喷流而出,但过程非常短暂,只持续了两个星期。”
在这次爆发的末期,加那利大型望远镜还探测到了由强风所携物质形成的星云。这是首次在黑洞系统中观测到这一现象,科学家因此也得以估计出喷射到星际空间中的物质总量。
研究第一作者、加那利群岛天文研究所的达里亚斯(Teo Mu?oz Darias)说:“来源的亮度和GTC的广大采集范围使我们不仅能探测到强风的存在,也能够测量其性质在分钟尺度上的变化。
对于这类物体,此次所获得的数据可能是目前为止最好的。天鹅座V404黑洞的这次爆发,由于其本身的复杂性,以及观测结果在数量和质量上都很高,将帮助我们理解黑洞如何通过吸积盘吞噬物质。”
“我们认为,GTC在天鹅座V404黑洞观测到的情况在其他地方也会发生,至少是在其他拥有大型吸积盘的黑洞,”查尔斯教授和共同作者、加那利群岛天文研究所的Jorge Casares总结道。他们二人在1992年发现了天鹅座V404黑洞。
天鹅座V404黑洞是一个拥有联星系统的黑洞,位于天鹅座内。目前已知这样的系统不到50个。这类系统中黑洞的质量大约为太阳的10倍,它一直再从非常邻近的一颗恒星吸收物质。
在这一过程中,恒星的物质被黑洞吞噬并形成一个吸积盘,而吸积盘最深处温度较高的区域会释放出X射线。在吸积盘的外围区域,我们可以通过可见光对其进行研究,这也是GTC能够观测到的光谱部分。
天鹅座V404距离地球只有8000光年,是已知最靠近地球的的黑洞之一,其具有的吸积盘特别巨大(半径约为1000万公里),这使得它的爆发在全波长(X射线、可见光、红外线和无线电波)都非常明亮。2015年6月15日,天鹅座V404黑洞在超过25年的沉寂之后又再次爆发。几天之内,它的亮度增加了100万倍,成为天空中最亮的X射线源。加那利大型望远镜于6月17日启动了“临时目标”(target of opportunity)项目——加那利群岛天文研究所的科学家为这类事件而设计——开始对爆发进行光谱分析。加那利大型望远镜主要利用OSIRIS成像仪进行观测。在爆发期间的两周内,每天晚上只有1到2个小时的窗口期可供观测。此外,研究中还涉及了国际伽玛射线天体物理实验室(INTEGRAL)和雨燕(SWIFT)两颗卫星的观测结果,英国的AMI电波干涉仪也贡献了观测数据。