当前位置: 首页 > 猎奇 > 宇宙探索

黑洞“舞步”首现:吸积盘与喷流协同进动的观测突破

2023年12月11日,国际学术期刊《科学进展》发表了一项关于黑洞系统的突破性观测成果——研究团队首次在潮汐瓦解事件AT2020afhd中捕捉到吸积盘与喷流协同进动的清晰证据。这一发现位于星系LEDA 145386中心,距离地球约1.2亿光年,为理解黑洞如何通过引力场操控周围物质提供了关键观测样本。

潮汐瓦解事件是恒星与超大质量黑洞的“致命邂逅”。当恒星进入黑洞的潮汐半径内,其引力梯度会撕裂恒星,部分碎片在回落过程中形成高温吸积盘,释放出强烈辐射。理论预测,若黑洞存在自旋,其周围时空会被拖拽,导致倾斜吸积盘及其垂直喷流整体周期性摆动——这一现象被称为“兰斯-蒂林效应”。尽管广义相对论早在1918年便预言了此类效应,但此前从未在观测中直接验证。

黑洞“舞步”首现:吸积盘与喷流协同进动的观测突破

2024年1月,中国科学院国家天文台研究员王亚楠通过“暂现源名称服务网”发现AT2020afhd的X射线辐射异常。团队随即启动高频次X射线监测,初期数据仅显示光度剧烈变化,未显露特殊规律。转折点出现在事件发生215天后:X射线光变呈现周期约19.6天、振幅超10倍的准周期振荡,同时射电波段出现超4倍振幅的同步变化。这种跨波段、高振幅的同步行为,成为吸积盘与喷流刚性连接的直接证据。

研究团队构建的协同进动模型成功复现了观测数据。模型显示,吸积盘与喷流并非独立运动,而是像陀螺般围绕黑洞自转轴共同进动。这一运动形式对系统几何参数提出严格限制:黑洞自旋轴与吸积盘法线夹角需小于15度,喷流速度接近光速的90%。这些参数与广义相对论框架下的“巴丁-佩特森效应”一致——该效应指出,吸积盘内区会因黑洞自旋逐渐对齐,而外区保持倾斜,形成“扭曲盘”结构。

黑洞“舞步”首现:吸积盘与喷流协同进动的观测突破

观测挑战远超理论预期。AT2020afhd的信号跨越1.2亿光年,且吸积盘与喷流的进动周期仅19.6天,要求监测设备具备极高的时间分辨率。团队联合30余家国内外机构,动用包括“中国天眼”FAST、欧洲甚长基线干涉测量网(EVN)在内的多波段设施,持续观测一年多才积累足够数据。即便如此,部分射电波段信号仍因星际介质干扰而模糊,需通过机器学习算法降噪处理。

黑洞“舞步”首现:吸积盘与喷流协同进动的观测突破

目前,国内已成立潮汐瓦解事件研究小组,定期分析全球监测数据。国家天文台研究员刘继峰透露,新一代时域天文设施“司天工程”(GOTTA)和“天关”卫星将于未来五年投入运行,其全天区、多波段、高频次的监测能力,有望将此类事件的发现率提升两个数量级。不过,现有模型仍无法解释为何部分潮汐瓦解事件未观测到协同进动——是观测偏差,还是存在其他未知机制?答案或许藏在更遥远的宇宙深处。

今日推荐

微信公众号