第20章 SS 433 (2/11)

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433的双星系统，由两个天体组成：

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黑洞（主天体）：质量约10倍太阳质量（10m☉），半径约30公里（史瓦西半径~30公里），自转速度约0.5倍光速（通过喷流准直性推断）；

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伴星（次天体）：一颗b型主序星（光谱型b5-b8），质量约3倍太阳质量（3m☉），半径约3倍太阳半径，表面温度约1.5万k。

两者的轨道周期仅13.08天，轨道半长轴约0.2天文单位（约3x1011米，相当于水星到太阳距离的1\/5）。这种“贴脸”轨道，意味着伴星的物质会被黑洞的潮汐力撕裂，形成吸积盘。

2.2

吸积过程：伴星的“死亡捐赠”

伴星的物质（主要是氢和氦）被黑洞的潮汐力拉长，形成一条“吸积流”，最终落入黑洞周围的吸积盘。吸积盘是一个由气体和尘埃组成的盘状结构，温度从内到外逐渐降低（内核~10?k，外层~10?k）。

吸积盘的吸积率约为10??m☉\/年（即每1000万年吞噬0.01倍太阳质量的物质）。这些物质在落入黑洞前，会释放出巨大的能量：

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内核的高温产生x射线（占ss

433总辐射的50%以上）；

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外层的冷却产生光学和红外辐射；

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吸积盘的旋转产生射电辐射。

2.3

黑洞的自转轴与轨道平面的夹角

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433的黑洞自转轴与双星轨道平面存在约20度的夹角——这是喷流形成“螺旋结构”的关键。如果自转轴与轨道平面平行，喷流会沿固定方向喷射；而20度的夹角，让喷流方向随轨道周期旋转，形成螺旋轨迹。

三、喷流的奇迹：26%光速的螺旋“宇宙丝带”

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433的喷流，是它最震撼的特征——速度达26%光速，长度超10万天文单位，结构呈螺旋状。这不是普通的“恒星风”，而是相对论性喷流的“微型版本”。

3.1

喷流的速度：26%光速的“相对论性束流”

通过观测喷流中“结”（knots，喷流中的不稳定性结构）的多普勒位移，天文学家计算出喷流的视向速度约为7.8万公里\/秒（0.26c）。更关键的是，喷流的真实速度可能更高——由于相对论性束流效应（beaming

effect），喷流的光集中在运动方向的小角度内，导致我们观测到的速度是“投影速度”。

3.2

喷流的结构：螺旋状的“宇宙纤维”

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433的喷流不是笔直的，而是螺旋形的，螺距约0.1光年（约6x1013米）。这种结构通过以下观测证实：

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射电干涉仪（vlbi）：分辨率达0.001角秒，能看到喷流中的“纤维结构”，每个纤维的直径约101?厘米（相当于地球到太阳距离的1\/1000），沿着螺旋轨迹延伸；

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光学光谱：喷流中的“结”呈现蓝移（向地球运动）和红移（远离地球）交替的分布，对应螺旋结构的旋转；

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x射线（chandra卫星）：喷流中的热点（温度~10?k）沿螺旋轨迹分布，说明喷流物质在高速运动中与星际介质碰撞，产生激波加热。

3.3

喷流的成分：等离子体与磁场

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433的喷流主要由电离等离子体（氢、氦的离子和电子）组成，同时包含强磁场（约100高斯，比地球磁场强10?倍）。磁场的作用至关重要：

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准直喷流：磁场将等离子体限制在狭窄的喷流通道中，防止物质向四周扩散；

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