一颗距离地球约1.2亿光年的星系中心，一场持续一年多的国际天文观测行动，为人类揭开了黑洞吸积盘与喷流协同进动的神秘面纱。由中国科学院国家天文台牵头，联合30余家国内外科研机构组成的研究团队，在潮汐瓦解事件AT2020afhd中捕捉到关键证据，相关成果近日发表于国际学术期刊《科学·进展》。
潮汐瓦解事件是恒星与黑洞的"致命邂逅"——当恒星靠近星系中心的超大质量黑洞时，强大的潮汐力会将其撕裂，部分物质在回落过程中形成炽热的吸积盘，并释放出强烈辐射。这种剧烈的天文现象，为研究沉寂黑洞的激活机制及相对论性喷流提供了重要窗口。2024年1月，位于LEDA 145386星系中心的AT2020afhd突然显著增亮，立即引发了全球天文学界的关注。
研究团队迅速启动国际协同观测计划，动用了包括Swift、NICER、XMM-Newton在内的多台空间X射线望远镜，以及VLA、ATCA、e-MERLIN、VLBA四大射电阵列。我国兴隆2.16米、丽江2.4米光学望远镜也参与其中，对目标进行了持续一年多的高频次、多波段监测。这种跨机构、跨波段的联合观测模式，为后续分析提供了丰富的数据支撑。
系统分析显示，在光学发现该事件215天后，X射线波段出现了周期约19.6天、振幅超过10倍的显著准周期性振荡；射电波段也同步呈现出振幅超4倍的周期性变化。这种跨波段、强振幅的同步变化现象，让研究团队联想到陀螺的进动运动。"就像陀螺围绕自转轴旋转时会产生进动，我们的观测表明吸积盘与喷流之间存在刚性连接，共同围绕黑洞自转轴进动。"论文第一作者王亚楠研究员解释道。
这一现象的物理机制，很可能源于广义相对论预言的"兰斯-蒂林效应"。根据该理论，旋转的黑洞会拖动周围时空，导致倾斜的吸积盘及其垂直方向的喷流产生进动。尽管理论模型早已提出，但直接观测证据始终难以获取。"这是首次在黑洞系统中清晰观测到吸积盘-喷流协同进动，结果令人振奋。"共同通讯作者黄样副教授表示。研究团队构建的物理模型成功重现了观测到的X射线与射电光变曲线，并对系统几何结构、黑洞自旋参数及喷流速度作出了明确限制。
参与研究的雷卫华教授特别强调了长期监测的重要性："过去对潮汐瓦解事件的观测多集中在爆发初期，像我们这样持续一年多的密集监测非常罕见。正是这种坚持，让我们最终捕捉到了这个独特现象的物理起源。"研究团队指出，这种协同进动现象可能普遍存在于黑洞系统中，只是受限于观测模式而未被大量发现。
随着司天工程、爱因斯坦探针等新一代天文观测设备的投入使用，全天区、多波段、高频次的长期监测将成为可能。研究团队期待，更多类似AT2020afhd的案例将被发现，这将极大推动人类对黑洞吸积物理过程的认知。这项研究得到了中国科学院战略先导专项与国家自然科学基金的支持，厦门大学博士后林子琨、上海天文台博士后吴林辉为共同第一作者。
