近日，武汉大学物理科学与技术学院天文系副教授游贝团队关于黑洞吸积磁场的最新研究成果在Science（《科学》）以长文（Article）形式发表。论文题目为“Observations of a black hole X-ray binary indicate formation of a magnetically arrested disk”（黑洞X射线双星的观测揭示了磁囚禁吸积盘的形成过程）。这项工作第一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。因而，成为迄今为止，磁囚禁盘存在的最直接观测证据。

图说：下小方框中的红色圆点表示黑洞X射线双星MAXI J1820+070在银河系中的大致位置，右侧放大图是黑洞X射线双星的艺术想象图，一个恒星（蓝色）围绕黑洞绕转，它的物质被黑洞吸引形成吸积盘（黄色），中心区域形成了磁场囚禁吸积盘（浅蓝色曲线表示磁场）和两侧的喷流（亮紫色）。左上小图展示了观测到的喷流的射电辐射和吸积流内区的X射线随时间的变化，显示出8天的延迟。

研究团队利用对黑洞X射线双星MAXI J1820+070爆发时的多波段观测数据，其中包括中国第一颗X射线天文卫星慧眼号，观测到前所未见的长时标延迟现象：喷流的射电辐射（图2B）和吸积流外区的光学辐射（图2C），分别滞后于吸积流内区高温气体（热吸积流）的硬X射线（图2A）约8天和17天。科研团队指出，吸积盘外区弱磁场被黑洞周围热吸积流带入而增强，吸积流径向尺度越大磁场增强越明显。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。

在此之前，虽然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，却一直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迷。由于物理过程的普适性，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，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。

游贝课题组长期从事黑洞天体物理的探索，基于天文多波段观测和数值模拟，研究黑洞吸积、相对论喷流等天文学课题。课题组曾于2021年在Nature Communications (《自然•通讯》)发表了关于黑洞吸积的研究成果。（中国日报湖北记者站 周荔华/物轩 武柳青）