一顆距離地球約1.2億光年的星系中心，一場持續一年多的國際天文觀測行動，為人類揭開了黑洞吸積盤與噴流協同進動的神秘面紗。由中國科學院國家天文臺牽頭，聯合30余家國內外科研機構組成的研究團隊，在潮汐瓦解事件AT2020afhd中捕捉到關鍵證據，相關成果近日發表于國際學術期刊《科學·進展》。
潮汐瓦解事件是恒星與黑洞的"致命邂逅"——當恒星靠近星系中心的超大質量黑洞時，強大的潮汐力會將其撕裂，部分物質在回落過程中形成熾熱的吸積盤，并釋放出強烈輻射。這種劇烈的天文現象，為研究沉寂黑洞的激活機制及相對論性噴流提供了重要窗口。2024年1月，位于LEDA 145386星系中心的AT2020afhd突然顯著增亮，立即引發了全球天文學界的關注。
研究團隊迅速啟動國際協同觀測計劃，動用了包括Swift、NICER、XMM-Newton在內的多臺空間X射線望遠鏡，以及VLA、ATCA、e-MERLIN、VLBA四大射電陣列。我國興隆2.16米、麗江2.4米光學望遠鏡也參與其中，對目標進行了持續一年多的高頻次、多波段監測。這種跨機構、跨波段的聯合觀測模式，為后續分析提供了豐富的數據支撐。
系統分析顯示，在光學發現該事件215天后，X射線波段出現了周期約19.6天、振幅超過10倍的顯著準周期性振蕩；射電波段也同步呈現出振幅超4倍的周期性變化。這種跨波段、強振幅的同步變化現象，讓研究團隊聯想到陀螺的進動運動。"就像陀螺圍繞自轉軸旋轉時會產生進動，我們的觀測表明吸積盤與噴流之間存在剛性連接，共同圍繞黑洞自轉軸進動。"論文第一作者王亞楠研究員解釋道。
這一現象的物理機制，很可能源于廣義相對論預言的"蘭斯-蒂林效應"。根據該理論，旋轉的黑洞會拖動周圍時空，導致傾斜的吸積盤及其垂直方向的噴流產生進動。盡管理論模型早已提出，但直接觀測證據始終難以獲取。"這是首次在黑洞系統中清晰觀測到吸積盤-噴流協同進動，結果令人振奮。"共同通訊作者黃樣副教授表示。研究團隊構建的物理模型成功重現了觀測到的X射線與射電光變曲線，并對系統幾何結構、黑洞自旋參數及噴流速度作出了明確限制。
參與研究的雷衛華教授特別強調了長期監測的重要性："過去對潮汐瓦解事件的觀測多集中在爆發初期，像我們這樣持續一年多的密集監測非常罕見。正是這種堅持，讓我們最終捕捉到了這個獨特現象的物理起源。"研究團隊指出，這種協同進動現象可能普遍存在于黑洞系統中，只是受限于觀測模式而未被大量發現。
隨著司天工程、愛因斯坦探針等新一代天文觀測設備的投入使用，全天區、多波段、高頻次的長期監測將成為可能。研究團隊期待，更多類似AT2020afhd的案例將被發現，這將極大推動人類對黑洞吸積物理過程的認知。這項研究得到了中國科學院戰略先導專項與國家自然科學基金的支持，廈門大學博士后林子琨、上海天文臺博士后吳林輝為共同第一作者。
