一项关于黑洞研究的重要成果在国际学术期刊《科学・进展》上在线发表,该成果由中国科学院国家天文台牵头,联合包括中国科学院大学在内的30余家国内外科研机构共同完成。研究团队在潮汐瓦解事件(TDE)AT2020afhd中,发现了黑洞吸积盘与喷流协同进动的有力观测证据,为黑洞研究领域带来了新的突破。
潮汐瓦解事件是一种极为剧烈的天文现象,当恒星靠近星系中心的超大质量黑洞时,会被强大的潮汐力撕裂。部分恒星物质在回落过程中会形成炽热的吸积盘,并释放出强烈的辐射,这为研究沉寂黑洞的激活以及相对论性喷流提供了重要的窗口。
此次研究的对象AT2020afhd位于星系LEDA 145386的中心,距离地球大约1.2亿光年。2024年1月,该事件被光学巡天发现显著增亮。发现这一情况后,研究团队迅速组织了国际协同观测。他们利用Swift、NICER、XMM - Newton等空间X射线望远镜,以及VLA、ATCA、e - MERLIN、VLBA四个射电阵列,同时结合我国兴隆2.16m、丽江2.4m等光学望远镜,开展了为期一年多的高频次、多波段监测。
经过系统的分析,研究团队有了重要发现。在光学发现该TDE 215天后,X射线出现了周期约为19.6天、振幅超过10倍的显著准周期性振荡;射电波段也呈现出振幅超过4倍的同步变化。
论文第一作者、中国科学院国家天文台研究员王亚楠指出,这种跨波段、强振幅、准周期的同步变化,强烈暗示着吸积盘与喷流之间存在刚性连接,它们就像陀螺一样围绕黑洞的自转轴进动。
吸积盘 - 喷流协同进动的物理机制很可能源于“兰斯 - 蒂林(Lense - Thirring)效应”。该效应表明,旋转的黑洞会拖动周围的时空,进而导致倾斜的吸积盘以及与之垂直的喷流产生进动。虽然理论和模拟早已对这一现象做出了预言,但想要获得清晰的观测证据却极具挑战性。
论文共同通讯作者、中国科学院大学天文与空间科学学院副教授黄样表示,这是首次在黑洞系统中清晰地观测到吸积盘 - 喷流协同进动,这一结果令人十分振奋。
华中科技大学教授雷卫华作为论文共同通讯作者补充道,在爆发初期察觉到其异常剧烈的变化后,研究团队坚持了一年多的多波段密集监测,最终成功解释了这一独特现象的物理起源。过去对TDEs的观测大多集中在爆发初期,长期监测不仅少见,而且极具挑战性。
研究团队构建的吸积盘 - 喷流协同进动模型成功重现了X射线与射电光变,并且对系统的几何结构、黑洞自旋以及喷流速度进行了明确的限制。
该论文的作者阵容强大,中国科学院国家天文台王亚楠研究员是共同第一作者和通讯作者,中国科学院大学博士毕业生、现厦门大学博士后林子琨及中国科学院上海天文台博士后吴林辉为共同第一作者,中国科学院大学天文与空间科学学院副院长、中国科学院国家天文台台长刘继峰,华中科技大学教授雷卫华,中国科学院大学天文与空间科学学院副教授黄样为共同通讯作者。











