在日本和瑞典的国际合作中，科学家们澄清了重力是如何影响在双星系统Cygnus X-1中黑洞附近物质的形状的。他们的发现发表在本月的《自然天文学》杂志上，可能有助于科学家进一步了解强引力的物理学和黑洞和星系的演化。
在天鹅座的中心附近有一颗恒星，它围绕着宇宙中发现的第一个黑洞运转。它们一起形成了一个双星系统，称为Cygnus X-1。这个黑洞也是天空中最亮的x射线源之一。然而，产生这种光的物质的几何形状是不确定的。研究小组从一种叫做x射线偏振测量的新技术中发现了这些信息。
拍一张黑洞的照片并不容易。首先，观测黑洞还不可能，因为光无法逃逸。相反，科学家们可以观察到靠近黑洞的物质发出的光，而不是观察黑洞本身。在Cygnus X-1中，这个物质来自于靠近黑洞的恒星。
我们看到的大多数光，像来自太阳的光，在许多方向振动。偏振滤光片使光朝一个方向振动。这就是偏振光镜头的雪镜如何让滑雪者更容易地看到他们下山的地方——它们起作用是因为滤光片可以减少雪反射的光线。
广岛大学的助理教授兼研究作者高桥平说:“这和黑洞周围的硬x射线的情况是一样的。”然而，来自黑洞附近的硬x射线和伽马射线穿透了这个过滤器。这些射线没有“护目镜”，所以我们需要另一种特殊的处理方法来指导和测量光的散射。
研究小组需要弄清楚光线从哪里来，又从哪里散射。为了进行这两项测量，他们在一个叫做PoGO+的气球上发射了一个x射线偏振计。从那里，研究小组可以拼凑出从吸积盘反射出的硬x射线的比例，并确定物质的形状。
两个相互竞争的模型描述了黑洞附近的物质在双星系统中的表现，比如Cygnus X-1:灯柱模型和扩展模型。在灯柱模型中，日冕是紧密的，并与黑洞紧密相连。光子向吸积盘弯曲，产生更多的反射光。在扩展模型中，日冕更大，分布在黑洞附近。在这种情况下，圆盘反射的光较弱。
由于在黑洞强大的引力作用下，光线不会发生太大的弯曲，研究小组得出的结论是，黑洞符合扩展的日冕模型。
有了这些信息，研究人员可以发现黑洞的更多特征。一个例子是它的自旋。自旋的影响可以改变黑洞周围的时空。自旋也可能为黑洞的演化提供线索。它可能自宇宙开始以来速度就在减慢，也可能积累物质并以更快的速度旋转。
高桥说:“天鹅座的黑洞是众多黑洞中的一个。”“我们想用x射线偏振测量法研究更多的黑洞，比如那些靠近星系中心的黑洞。”也许我们能更好地理解黑洞的演化，以及星系的演化。
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