黑洞吸积盘与喷流研究取得最新进展

记者从中国科学院国家天文台获悉，由该天文台牵头、30余家国内外科研机构合作在潮汐瓦解事件(TDE)AT2020afhd中发现了黑洞吸积盘与喷流协同进动的最有力观测证据。该成果今天(12月11日)在国际学术期刊《科学·进展》在线发表。

潮汐瓦解事件是恒星接近星系中心超大质量黑洞时被潮汐力撕裂的剧烈天文现象。部分恒星物质在回落过程中形成炽热的吸积盘，释放强烈辐射，是研究沉寂黑洞激活及相对论性喷流的重要窗口。AT2020afhd位于星系LEDA145386中心，距离地球约1.2亿光年。其在2024年1月被光学巡天发现显著增亮。随后，研究团队组织了国际协同观测，包括Swift望远镜等空间X射线望远镜以及甚大阵射电望远镜等四个射电阵列，并结合我国兴隆2.16米口径、丽江2.4米口径等光学望远镜，开展了为期一年多的高频次、多波段监测。

系统分析显示：在光学发现该TDE215天后，X射线出现周期约19.6天、振幅超10倍的显著准周期性振荡；射电波段也呈现振幅超4倍的同步变化。这种跨波段、强振幅、准周期的同步变化，强烈暗示吸积盘与喷流之间存在刚性连接，像陀螺一样围绕黑洞自转轴进动。吸积盘-喷流协同进动的物理机制很可能源自“兰斯-蒂林(Lense-Thirring)效应”，即旋转的黑洞会拖动周围时空，导致倾斜的吸积盘及与之垂直的喷流产生进动。尽管理论与模拟早已预言这一现象，但获得清晰观测证据极具挑战。该科研工作是首次在黑洞系统中清晰地观测到吸积盘-喷流协同进动。在爆发初期察觉到其异常剧烈的变化后，科研团队坚持了一年多的多波段密集监测，最终揭示并成功解释了这一独特现象的物理起源。过去的观测多集中在TDEs爆发初期，长期监测既少见也极具挑战。

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，并对系统几何、黑洞自旋及喷流速度进行了明确限制。这一现象或许普遍存在，以往受限于观测模式而未被大量发现。但随着司天工程、爱因斯坦探针等对全天区开展深度、多波段、高频次长期监测，科研人员必将发现更多例子，促进人们对黑洞吸积物理的更深理解。

(总台央视记者帅俊全褚尔嘉)