湖北日报全媒记者 田佩雯 通讯员 吴江龙 武柳青

黑洞被称为宇宙饕餮，它吞噬物质，就像“大胃王”一样，可你能想到吗——它也会“积食”！

9月1日，国际权威学术期刊《科学》（Science）杂志以长文（Article）形式，发表了由武汉大学物理科学与技术学院天文系副教授、小米青年学者游贝领导的国际团队关于黑洞吸积磁场的最新研究成果，通过对黑洞X射线双星的观测，揭示了磁囚禁吸积盘的形成过程，阐释了“进食中”的黑洞“积食”的原理。

黑洞捕获气体的物理过程被称为“吸积”，这种落向黑洞的气体则被称为吸积流，其处在等离子体状态。吸积流中的粘滞过程能够有效释放其引力势能，部分转化为辐射能，产生多波段辐射，从而被地面、空间望远镜所观测到。因此，通过对气体的吸积，黑洞间接地彰显了自己的存在，对这些辐射的观测已成为研究黑洞的重要途径。

2019年，“事件视界望远镜”（EHT）合作组织发布了人类历史上第一张黑洞照片（M87），黑洞周围环绕着一圈金黄色物质，游贝形象地将其比喻为湖北的小吃“面窝”。游贝介绍，黑洞周围同样存在着“看不到”的磁场，在吞噬物质时，黑洞也会向内拖曳磁场，当内外磁力和引力相抗衡时，被吞噬的物质掉入黑洞的速度就会减慢，因此可以形象地说，黑洞吞噬物质时，就像《山海经》中狼吞虎咽的饕餮，但它也会有吃累的时候。“当物质被磁场所囚禁，无法自由地、快速地掉入黑洞视界面，就形成了磁囚禁盘。”游贝说，“黑洞暂时减缓了吞噬速度，甚至向外‘吐东西’，就像饕餮吃得太多‘积食’了。”

据了解，磁囚禁盘理论模型已经发展得非常成熟，成功地解释了黑洞吸积系统的许多复杂观测现象。然而，至今还没有磁囚禁盘存在的直接观测证据，磁囚禁盘是如何形成的更是一个未解之谜。

这份由武大学者主导的研究成果，首次揭示了吸积流中的磁场输运过程，及黑洞附近热吸积流中形成磁囚禁盘的完整过程，是迄今为止磁囚禁盘存在的最直接观测证据。游贝介绍，团队利用对黑洞X射线双星MAXI J1820+070爆发时的多波段观测数据，其中包括来自中国第一颗X射线天文卫星慧眼号的数据，观测到前所未见的长时标延迟现象：喷流的射电辐射和吸积流外区的光学辐射，分别滞后于吸积流内区高温气体（热吸积流）的硬X射线约8天和17天。

研究团队通过分析X射线观测数据发现，硬X射线辐射随吸积率减小而下降，而热吸积流径向尺度随吸积率下降而快速膨胀，使得黑洞附近磁场迅速增强，因而在硬X射线辐射峰值之后约8天形成磁囚禁盘。此外，研究团队通过对黑洞X射线双星爆发过程的数值模拟，第一次揭示了在黑洞吸积即将终止时，由于硬X射线的照射，更多的外区吸积物质会由于不稳定性而加速落向黑洞，致使吸积流外区产生光学闪耀，峰值滞后于热吸积流的硬X射线辐射峰值约17天。

由于物理过程的普适性，游贝主导的这项研究成果，将极大地推进对不同量级黑洞吸积盘大尺度磁场形成及喷流加速机制等关键科学问题的理解。此外游贝还透露，武大即将在青海部署新的天文观测设备，“磁囚禁现象是否普遍存在，黑洞是如何往外吐东西的，磁囚禁盘与高功率的喷流之间是否有因果关系……围绕宇宙中这些科学问题，我们还将继续努力。”