人类首次观测到黑洞吸积盘与喷流的协同进动

12月12日中午，在北京中国科学院国家天文台的会议室内，研究员刘继峰、王亚楠，中国科学院大学副教授黄样以及华中科技大学教授雷卫华等科研人员，正将目光聚焦于1.2亿光年外的一场“宇宙风暴”——一颗恒星被超大质量黑洞的强大潮汐力撕裂，其残骸形成炽热的吸积盘，同时驱动喷流同步摆动。就在前一天，由他们领衔、联合30余家国内外机构完成的研究成果在《科学进展》发表，首次在潮汐瓦解事件（TDE）AT2020afhd中获取了有力观测证据，清晰“捕捉”到黑洞系统的“协同运动”——吸积盘与喷流的协同进动现象。

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的中心区域，与地球相距约1.2亿光年。潮汐瓦解事件指的是，当恒星过于靠近星系中心的超大质量黑洞时，被黑洞强大的潮汐力撕裂的剧烈天文现象。部分恒星碎片在回落过程中会形成高温吸积盘，释放出强烈的辐射。研究团队推测，吸积盘与喷流的同步进动很可能源于广义相对论所预言的“兰斯-蒂林效应”，即旋转的黑洞会拖拽其周围的时空，导致倾斜的吸积盘及其垂直方向的喷流整体发生周期性摆动。尽管理论上早已对黑洞系统的这种“运动模式”有所预测，但要获取清晰的观测证据却极具挑战性。

2024年1月，王亚楠通过“暂现源名称服务网”注意到了AT2020afhd这一事件。“在发现该事件存在X射线辐射后，我们立即启动了更高频次的X射线监测工作。”王亚楠介绍道，“不过当时我们并未预料到这个天体源会如此特殊。直到持续监测一个月后，我们发现它的X射线辐射存在剧烈的光度变化。”基于这一发现，团队决定开展密集监测，并迅速组织国际协同观测，进行了为期一年多的多波段高频次观测。

研究的转机出现在该事件被发现的215天后：观测数据显示，X射线光变呈现出周期约19.6天、振幅超过10倍的准周期振荡；与此同时，射电波段也同步出现了超过4倍振幅的变化。“这种跨波段、高振幅且准周期的同步变化，表明吸积盘与喷流之间存在刚性连接，就像陀螺一样围绕黑洞的自转轴共同进动。”王亚楠解释说。随后，团队构建的协同进动模型成功复现了观测数据，并对该系统的几何结构、黑洞自旋状态以及喷流速度等关键参数作出了明确限制。

目前，在国家天文台的牵头组织下，国内已成立潮汐瓦解事件研究小组，定期开展学术交流活动，为相关重大发现提供智力支持。展望未来，刘继峰表示：“随着‘司天工程’（GOTTA）、‘天关’卫星等新一代时域天文设施的投入运行，我们将能够实现对全天区的深度、多波段、高频次监测，发现更多类似的天文事件，从而进一步深化对黑洞吸积物理过程的理解。”

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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