據外媒報道， 天文學家在一個帶有伴星的黑洞周圍發現了一組不尋常的X射線環。 這些環是由光的“回波”產生的，這種現象類似于地球上聲波在堅硬表面上反彈的回聲。這些光環提供了關于黑洞、其伴星和中間的塵埃云的信息。

這張圖片展示了一組圍繞著黑洞的壯觀的光環，是利用美國宇航局的錢德拉X射線天文臺和尼爾·蓋爾斯·斯威夫特天文臺拍攝的。巨環的X射線圖像揭示了位于我們星系中的塵埃的信息。

這個黑洞是一個名為V404 Cygni的雙星系統的一部分，位于離地球約7800光年的地方。這個黑洞正在積極地將物質從一顆質量約為太陽一半的伴星上“拉走”，拉到這個看不見的物體周圍的一個圓盤中。這種物質在X射線下發光，因此天文學家將這些系統稱為"X射線雙星"。

2015年6月5日，天文學家借助尼爾·蓋爾斯·斯威夫特天文臺發現了來自V404 Cygni的X射線爆發。這個爆發產生的高能環來自于一種被稱為“光回波”的現象。與聲波在峽谷壁上反彈不同，V404 Cygni周圍的“光回波”是由來自黑洞系統的X射線爆發在V404 Cygni和地球之間的塵埃云上反彈產生的。

在這張合成圖像中，來自錢德拉的X射線(淺藍色)與來自夏威夷Pan-STARRS望遠鏡的光學數據相結合，顯示了視野中的星星。該圖像包含八個獨立的同心環。每個環都是由2015年觀察到的V404 Cygni耀斑的X射線產生的，這些射線在不同的塵埃云中反射。(一個藝術家的插圖解釋了錢德拉和尼爾·蓋爾斯·斯威夫特天文臺看到的環是如何產生的。為了簡化圖形，圖中只顯示了四個環而不是八個環)。)

由麥迪遜威斯康星大學的Sebastian Heinz領導的研究小組分析了2015年6月30日至8月25日期間對該系統進行的50次斯威夫特觀測，以及2015年7月11日和25日的錢德拉觀測。這是一個如此明亮的事件，錢德拉的操作者特意將V404 Cygni放在探測器之間，以便另一個明亮的爆發不會損壞儀器。

這些星環不僅告訴天文學家關于黑洞的行為，也告訴他們關于V404 Cygni和地球之間的景觀。例如，X射線中環的直徑揭示了光彈射到中間的塵埃云的距離。如果云層離地球更近，環就會顯得更大，反之亦然。由于X射線爆發只持續了相對較短的時間，所以光的回波顯示為窄環，而不是寬環或光環。

研究人員還利用這些環來探測塵埃云本身的特性。他們將X射線光譜--即X射線在一定波長范圍內的亮度--與具有不同成分的塵埃的計算機模型進行了比較。不同成分的塵埃將導致不同數量的低能量X射線被吸收，從而無法被錢德拉探測到。這提供了關于其結構和組成的信息。

研究小組確定，這些塵埃云最有可能包含石墨和硅酸鹽顆粒的混合物。此外，通過用錢德拉分析內環，他們發現塵埃云的密度在各個方向上并不均勻。以前的研究假設它們不是這樣的。

一篇描述V404 Cygni結果的論文發表在2016年7月1日的《天體物理學雜志》上(預印本)。這項研究的作者是Sebastian Heinz、Lia Corrales(密歇根大學);Randall Smith(哈佛-史密森天體物理學中心);Niel Brandt(賓夕法尼亞州立大學);Peter Jonker(荷蘭空間研究所);Richard Plotkin(內華達大學雷諾分校);和Joey Neilson(維拉諾瓦大學)。

這一結果與X射線雙星Circinus X-1的類似發現有關，該雙星包含一顆中子星而不是黑洞，發表在2015年6月20日的《天體物理學雜志》上的一篇論文中。從一個巨大的X射線光回波看圓規X-1的運動學距離"(預印本)。這項研究也是由Sebastian Heinz領導的。

每年都有多篇論文發表，報告對2015年引起這些環的V404 Cygni爆發的研究。之前的爆發是在1938年、1956年和1989年記錄的，所以天文學家可能還有很多年時間繼續分析2015年的爆發。

關鍵詞： 天文學 黑洞 光環 X射線環