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人类首次看清黑洞“舞步”
时间:2025-12-15 08:30:03 浏览:192

【导语】12月12日,北京中国科学院国家天文台披露,由刘继峰、王亚楠等领衔,联合30余家国内外机构的研究,首次在1.2亿光年外的潮汐瓦解事件AT2020afhd中,捕获黑洞系统吸积盘与喷流协同进动有力证据,相关成果发表于《科学进展》。

12月12日中午,在北京中国科学院国家天文台会议室内,研究员刘继峰、王亚楠与中国科学院大学副教授黄样、华中科技大学教授雷卫华等正在聚焦1.2亿光年外的一场“宇宙风暴”—— 一颗恒星被超大质量黑洞撕裂,残骸形成炽热的吸积盘,并(bìng)驱动喷流同步摆动。就在一天前,由他们领衔、联合30余家国内外机构发表于《科学进展》的研究成果,首次在潮汐瓦解事件(TDE)AT2020afhd中获得有力观测证据,“看清”了黑洞系统的“舞步”——吸积盘与喷流协同进动。

人类首次看清黑洞“舞步”

黑洞系统吸积盘与喷流协同进动的艺术想象图。张旭/绘 中国科学院国家天文台供图

AT2020afhd位于星系LEDA 145386中心,距地球约1.2亿光年。潮汐瓦解事件是指当恒星过于靠近星系中心的超大质量黑洞时,被其强大潮汐力撕碎的剧烈天文现象。部分恒星碎片在回落过程中形成高温吸积盘,释放出强烈辐射。团队认为,吸积盘与喷流同步进动很可能源于广义相对论预言的“兰斯-蒂林效应”,即旋转黑洞拖拽周围时空,使倾斜吸积盘及其垂直喷流整体周期性摆动。尽管理论对黑洞系统的“舞动”形式早有预测,但获得清晰观测证据极具挑战性。

2024年1月,王亚楠通过“暂现源名称服务网”注意到AT2020afhd。“发现这个事件存在X射线辐射后,我们立刻触发了更高频次的X射线监测。”她说,“但当时并没有预期这个源会这么特别。直到监测了一个月后,发现它的X射线辐射存在剧烈的光度变化。”团队决定启动密集监测,于是迅速组织国际协同观测,开展了为期一年多的多波段高频次观测。

转机出现在事件发现215天后:X射线光变呈现周期约19.6天、振幅超10倍的准周期振荡;射电波段同步出现超4倍振幅变化。“这种跨波段、高振幅、准周期的同步行为表明,吸积盘与喷流之间存在刚性连接,像陀螺一样围绕黑洞自转轴共同进动。”王亚楠表示。团队构建的协同进动模型成功复现观测数据,并对系统几何、黑洞自旋及喷流速度等参数作出明确限制。

目前,在国家天文台牵头下,国内已成立潮(cháo)汐(xī)瓦(wǎ)解(jiě)事(shì)件(jiàn)研(yán)究(jiū)小(xiǎo)组(zǔ),定(dìng)期(qī)开(kāi)展(zhǎn)学(xué)术(shù)交(jiāo)流(liú),为(wèi)重(zhòng)大(dà)发(fā)现(xiàn)提(tí)供(gōng)智(zhì)力(lì)支(zhī)撑(chēng)。展(zhǎn)望(wàng)未(wèi)来(lái),刘(liú)继(jì)峰(fēng)表(biǎo)示(shì):“随(suí)着(zhe)‘司(sī)天(tiān)工(gōng)程(chéng)’(GOTTA)、‘天(tiān)关’卫(wèi)星(xīng)等(děng)新(xīn)一(yī)代(dài)时(shí)域天(tiān)文设(shè)施(shī)运(yùn)行(xíng),我(wǒ)们(men)将(jiāng)实(shí)现(xiàn)全天区深度、多波段、高频次监测,发现更多此类事件,深化对黑洞吸积物理的理解。”

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/sciadv.ady9068

(原标题为《人类首次看清黑洞“舞步”》)

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