黑洞吸积喷流和吸积盘研究最新进展

记者从中国科学院国家天文台获悉，由该天文台牵头，与国内外30余家研究机构合作，在潮汐扰动事件（TDE）AT2020afhd中发现了圆盘进动与黑洞吸积喷流协调的最强观测证据。这些成果今天（12月11日）在线发表在国际学术期刊《科学进展》上。潮汐破坏是一种剧烈的天文现象，恒星在接近星系中心的超大质量黑洞时被潮汐力撕裂。在反冲过程中，恒星的一些物质形成热吸积盘并发出强烈的辐射。这为研究静止黑洞和相对论性喷流的激活提供了一个重要的窗口。AT2020afhd位于LEDA 145386星系的中心，距离地球约1.2亿光年。光学系统2024 年 1 月对天空的调查发现，天空明显变得更亮。此后，研究团队组织了包括雨燕望远镜等X射线宇宙望远镜和甚大阵射电望远镜等4个射电阵的国际联合观测，并结合日本2.16米口径进行了高频多波段监测1年多。系统分析表明，TDE光学发现215天后，X射线显示出明显的准周期振荡，周期约为19.6天，振幅超过10倍。还观察到幅度超过 4 倍的同步变化。这是在无线电频段上。这种跨带、强振幅、准周期同步变化强烈表明吸积盘和喷流之间存在很强的联系，喷流位于吸积盘之前，就像围绕黑洞旋转轴的顶部一样。同时进动的物理机制吸积盘和喷流被认为源自“透镜-苏林效应”。换句话说，旋转的黑洞拖动其周围的时空，导致倾斜的吸积盘和垂直于吸积盘的射流进动。尽管这种现象很早就被理论和模拟所预测，但很难获得明确的观测证据。这一科学发现是首次清楚地观测到黑洞系统中吸积盘和喷流同时进动。在检测到疫情爆发初期异常剧烈的变化后，经过一年多的密集多波段监测，科研团队终于成功发现并解释了这一独特现象的物理起源。以前的观察主要集中在 TDE 发展的早期阶段，长期随访很少且极其困难。研究人员建立的吸积盘和射流共进动模型成功地再现了X射线和射电光的变化，并清晰地约束了系统的几何形状、黑洞的旋转和喷流的速度。尽管这种现象可能很普遍，但由于观测模型有限，直到现在才被大量发现。但随着西天任务和爱因斯坦飞船对整个天空进行详细、多波段、高频、长期的监测，科学家们一定会发现更多的例子，并促进对黑洞吸积物理的更好、更深入的理解。 （央视记者 帅俊全 楚尔佳）
（编辑：何欣）