12月12日中午,在北京中國科學院國家天文臺會議室內,研究員劉繼峰、王亞楠與中國科學院大學副教授黃樣、華中科技大學教授雷衛華等正在聚焦1.2億光年外的一場“宇宙風暴”—— 一顆恒星被超大品質黑洞撕裂,殘骸形成熾熱的吸積盤,並驅動噴流同步擺動。就在一天前,由他們領銜、聯合30餘家國內外機構發表於《科學進展》的研究成果,首次在潮汐瓦解事件(TDE)AT2020afhd中獲得有力觀測證據,“看清”了黑洞系統的“舞步”——吸積盤與噴流協同進動。
AT2020afhd位於星系LEDA 145386中心,距地球約1.2億光年。潮汐瓦解事件是指當恒星過於靠近星系中心的超大品質黑洞時,被其強大潮汐力撕碎的劇烈天文現象。部分恒星碎片在回落過程中形成高溫吸積盤,釋放出強烈輻射。團隊認為,吸積盤與噴流同步進動很可能源於廣義相對論預言的“蘭斯-蒂林效應”,即旋轉黑洞拖拽周圍時空,使傾斜吸積盤及其垂直噴流整體週期性擺動。儘管理論對黑洞系統的“舞動”形式早有預測,但獲得清晰觀測證據極具挑戰性。
2024年1月,王亞楠通過“暫現源名稱服務網”注意到AT2020afhd。“發現這個事件存在X射線輻射後,我們立刻觸發了更高頻次的X射線監測。”她說,“但當時並沒有預期這個源會這麼特別。直到監測了一個月後,發現它的X射線輻射存在劇烈的光度變化。”團隊決定啟動密集監測,於是迅速組織國際協同觀測,開展了為期一年多的多波段高頻次觀測。
轉機出現在事件發現215天後:X射線光變呈現週期約19.6天、振幅超10倍的准週期振盪;射電波段同步出現超4倍振幅變化。“這種跨波段、高振幅、准週期的同步行為表明,吸積盤與噴流之間存在剛性連接,像陀螺一樣圍繞黑洞自轉軸共同進動。”王亞楠表示。團隊構建的協同進動模型成功複現觀測數據,並對系統幾何、黑洞自旋及噴流速度等參數作出明確限制。
目前,在國家天文臺牽頭下,國內已成立潮汐瓦解事件研究小組,定期開展學術交流,為重大發現提供智力支撐。展望未來,劉繼峰表示:“隨著‘司天工程’(GOTTA)、‘天關’衛星等新一代時域天文設施運行,我們將實現全天區深度、多波段、高頻次監測,發現更多此類事件,深化對黑洞吸積物理的理解。”
來源:中國科學日報