一項關于黑洞研究的重要成果在國際學術期刊《科學?進展》上在線發表,該成果由中國科學院國家天文臺牽頭,聯合包括中國科學院大學在內的30余家國內外科研機構共同完成。研究團隊在潮汐瓦解事件(TDE)AT2020afhd中,發現了黑洞吸積盤與噴流協同進動的有力觀測證據,為黑洞研究領域帶來了新的突破。
潮汐瓦解事件是一種極為劇烈的天文現象,當恒星靠近星系中心的超大質量黑洞時,會被強大的潮汐力撕裂。部分恒星物質在回落過程中會形成熾熱的吸積盤,并釋放出強烈的輻射,這為研究沉寂黑洞的激活以及相對論性噴流提供了重要的窗口。
此次研究的對象AT2020afhd位于星系LEDA 145386的中心,距離地球大約1.2億光年。2024年1月,該事件被光學巡天發現顯著增亮。發現這一情況后,研究團隊迅速組織了國際協同觀測。他們利用Swift、NICER、XMM - Newton等空間X射線望遠鏡,以及VLA、ATCA、e - MERLIN、VLBA四個射電陣列,同時結合我國興隆2.16m、麗江2.4m等光學望遠鏡,開展了為期一年多的高頻次、多波段監測。
經過系統的分析,研究團隊有了重要發現。在光學發現該TDE 215天后,X射線出現了周期約為19.6天、振幅超過10倍的顯著準周期性振蕩;射電波段也呈現出振幅超過4倍的同步變化。
論文第一作者、中國科學院國家天文臺研究員王亞楠指出,這種跨波段、強振幅、準周期的同步變化,強烈暗示著吸積盤與噴流之間存在剛性連接,它們就像陀螺一樣圍繞黑洞的自轉軸進動。
吸積盤 - 噴流協同進動的物理機制很可能源于“蘭斯 - 蒂林(Lense - Thirring)效應”。該效應表明,旋轉的黑洞會拖動周圍的時空,進而導致傾斜的吸積盤以及與之垂直的噴流產生進動。雖然理論和模擬早已對這一現象做出了預言,但想要獲得清晰的觀測證據卻極具挑戰性。
論文共同通訊作者、中國科學院大學天文與空間科學學院副教授黃樣表示,這是首次在黑洞系統中清晰地觀測到吸積盤 - 噴流協同進動,這一結果令人十分振奮。
華中科技大學教授雷衛華作為論文共同通訊作者補充道,在爆發初期察覺到其異常劇烈的變化后,研究團隊堅持了一年多的多波段密集監測,最終成功解釋了這一獨特現象的物理起源。過去對TDEs的觀測大多集中在爆發初期,長期監測不僅少見,而且極具挑戰性。
研究團隊構建的吸積盤 - 噴流協同進動模型成功重現了X射線與射電光變,并且對系統的幾何結構、黑洞自旋以及噴流速度進行了明確的限制。
該論文的作者陣容強大,中國科學院國家天文臺王亞楠研究員是共同第一作者和通訊作者,中國科學院大學博士畢業生、現廈門大學博士后林子琨及中國科學院上海天文臺博士后吳林輝為共同第一作者,中國科學院大學天文與空間科學學院副院長、中國科學院國家天文臺臺長劉繼峰,華中科技大學教授雷衛華,中國科學院大學天文與空間科學學院副教授黃樣為共同通訊作者。











