一颗距离地球约4亿光年的恒星在超大质量黑洞的引力撕扯下分崩离析,其残骸形成的吸积盘与喷流竟像被无形之手操控的陀螺,在黑洞自转的引力漩涡中缓缓“起舞”——由中国科学院国家天文台主导的国际科研团队,通过持续一年多的多波段观测,首次捕捉到黑洞吸积盘与喷流协同进动的完整图景。这一发现不仅为广义相对论的“参考系拖曳”效应提供了最直接的天文证据,更揭示了极端引力环境下物质运动的全新规律。
故事始于2020年10月,美国加州帕洛玛天文台的巡天设备首次捕捉到星系LEDA 145386核心的异常闪光。这个被命名为AT2020afhd的暂现源在2024年初突然亮度暴增,在可见光波段一个月内亮度提升10倍后逐渐暗淡。其光谱特征与光变曲线与理论预言的潮汐瓦解事件高度吻合——当恒星过于靠近黑洞时,巨大的潮汐力会将其撕裂,部分物质被抛射形成高速喷流,剩余物质则围绕黑洞形成炽热的吸积盘。
科研团队迅速启动跨国联合观测,调动了覆盖四大洲的12台空间与地面望远镜。从美国雨燕天文台的X射线探测器到澳大利亚的射电望远镜阵列,从中国兴隆的2.16米光学望远镜到欧洲的XMM牛顿望远镜,科研人员对目标进行了持续385天的密集监测。这种“24小时接力观测”模式确保了数据采集的完整性,为后续分析奠定了基础。
观测数据揭示了令人惊叹的物理图景:在X射线波段,目标亮度呈现明显的19.6天周期性振荡,振幅达10倍;射电波段虽周期性较弱,但振幅超过4倍。通过跨波段数据相关性分析,科研人员发现两种信号存在强关联——这表明黑洞周围的吸积盘与喷流并非独立运动,而是像被固定在同一转轴上的“双生陀螺”,在黑洞自转引发的时空拖曳效应下同步进动。
“这就像用天文望远镜直接‘看’到了广义相对论预言的时空扭曲。”研究团队负责人解释道。根据构建的物理模型,这个质量相当于500万个太阳的黑洞以约15度的倾角撕碎了一颗类太阳恒星,其自转轴与地球观测方向呈38度夹角。模型计算结果与观测数据高度吻合,特别是参考系拖曳效应导致的吸积盘进动周期,与理论预测值偏差不足5%。
这项发现突破了传统认知。此前科学家虽观测到吸积盘或喷流的独立进动,但二者协同运动的案例尚属首次。更关键的是,这种协同进动仅持续约300天便突然终止——X射线信号在第250天开始减弱,到第300天时周期性完全消失,射电信号也随之衰减。这种“昙花一现”的现象暗示着极端引力环境中可能存在尚未被理解的物质相互作用机制。
国际合作是这项突破的关键。30余家科研机构跨越时区与学科界限,整合了X射线、射电、光学等多波段数据,构建起覆盖电磁波谱的完整观测网络。这种协作模式为未来时域天文学研究树立了典范,特别是中国参与的司天工程、爱因斯坦探针等新一代天文设施,将进一步提升全天区监测能力。
广义相对论诞生百余年来,其预言的时空弯曲、引力透镜等效应已获多次验证,但参考系拖曳效应因极其微弱,始终缺乏直接天文证据。此次发现不仅填补了这一空白,更揭示了黑洞吸积-喷流系统的动态演化规律。正如研究论文所指出的:“这为我们理解极端引力环境下的物质行为开辟了新窗口。”随着观测技术的进步,宇宙中更多隐藏的“黑洞舞步”或将被逐一揭开。











