Forskare med teamet från Hard X-ray Modulation Telescope (Insight-HXMT) presenterade sina nya resultat på svarta håls och neutronstjärnans röntgenbinärer under en presskonferens som hölls den 25 oktober vid den första China Space Science Assembly i Xiamen.

Röntgenbinärer är binära stjärnor som sänder ut röntgenstrålar och är sammansatta av en normal stjärna och antingen en neutronstjärna eller ett svart hål. Tyngdkraften hos den mycket täta neutronstjärnan eller det svarta hålet gör att material från den normala stjärnan faller mot den, skapa en snabbt roterande ackretionsskiva som avger intensiv röntgenstrålning. Röntgenbinärer är ett viktigt forskningsmål för dem som försöker förstå starka gravitations- och magnetfält och materia som påverkas av dem.

Insight-XHMT-forskarna kunde studera kvasi-periodiska oscillationer (QPO) i svarta håls röntgenbinärer upp till 100 keV, en ökning från den tidigare övre gränsen på 30 keV. De avslöjade energiberoendet för QPO-amplitud och tyngdpunktsfrekvensområden från 1-100 keV. Dessa prestationer överträffar vad som var möjligt med tidigare satelliter och öppnar ett nytt fönster för studier av svarta hål.

En detaljerad timingstudie av den ljusaste ihållande röntgenkällan Sco X-1 utfördes också med hjälp av Insight-HXMT-data. Resultaten gav tre viktiga insikter:1) Alla typer av QPO kommer från icke-termiska utsläpp; 2) Det innersta området av accretionskivan är icke-termisk till sin natur; och 3) Koronan är icke-homogen geometriskt.

För första gången, forskare observerade den plötsliga förändringen av ackretionsskivans tillstånd när röntgenintensiteten hos en neutronstjärna röntgenbinär är vid ett visst värde. Detta bekräftade teorin, lade fram för nästan 50 år sedan, att ljusets strålningstryck orsakar strukturell mutation av accretionskivan.

Förr, koronakylning detekterades från stapling av en serie korta typ I-skurar som inträffade under det låga/hårda tillståndet för en neutronstjärnröntgenbinär. Den aktuella studien representerar första gången att observera den snabba nedkylningen av en mycket varm korona – vanligtvis vid en hög temperatur på flera hundra miljoner grader – via en "dusch" av lågenergiröntgenfotoner från en enda termonukleär explosion på ytan av en neutronstjärna. Denna metod ger ett nästan unikt sätt att studera de fysikaliska egenskaperna och uppvärmningsmekanismen hos högtemperaturkorona. Också, växelverkan mellan en termonukleär skur och ackretionsskiva detekterad i en enda skur tillhandahåller förmodligen en ny metod för att begränsa ackretionsskivans innersta radie.

Dessutom, forskare bekräftade att energin i röntgencyklotronabsorptionslinjen i den berömda neutronstjärnans röntgenbinära Her X-1 inte längre minskar. Data bevisar att magnetfältstyrkan nära röntgenstrålningsområdet har blivit stabil efter nästan 20 år av långsam nedgång.

Insight-HXMT, som Kinas första röntgenastronomisatellit, har observerat många svarta hål, neutronstjärnor och gammastrålning med hög precision och kadens sedan den lanserades den 15 juni, 2017. Satelliten består av tre röntgenlameller-kollimerade teleskop – High-energy X-ray Telescope, medelenergiröntgenteleskopet, och lågenergiröntgenteleskopet – samt en rymdmiljömonitor.

Än så länge, satelliten har utfört mer än tusen observationer och genererat 29 TB med vetenskapliga data. Sammanlagt, mer än 10 vetenskapliga artiklar har accepterats eller publicerats i stora internationella astrofysiska tidskrifter, med ytterligare viktiga forskningsresultat som fortfarande är på gång.