12月12日中午，在北京中國科學(xué)院國家天文臺會議室內(nèi)，研究員劉繼峰、王亞楠與中國科學(xué)院大學(xué)副教授黃樣、華中科技大學(xué)教授雷衛(wèi)華等正在聚焦1.2億光年外的一場“宇宙風(fēng)暴”—— 一顆恒星被超大質(zhì)量黑洞撕裂，殘骸形成熾熱的吸積盤，并驅(qū)動噴流同步擺動。就在一天前，由他們領(lǐng)銜、聯(lián)合30余家國內(nèi)外機(jī)構(gòu)發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)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(jù)，“看清”了黑洞系統(tǒng)的“舞步”——吸積盤與噴流協(xié)同進(jìn)動。

黑洞系統(tǒng)吸積盤與噴流協(xié)同進(jìn)動的藝術(shù)想象圖。張旭/繪 中國科學(xué)院國家天文臺供圖

AT2020afhd位于星系LEDA 145386中心，距地球約1.2億光年。潮汐瓦解事件是指當(dāng)恒星過于靠近星系中心的超大質(zhì)量黑洞時，被其強(qiáng)大潮汐力撕碎的劇烈天文現(xiàn)象。部分恒星碎片在回落過程中形成高溫吸積盤，釋放出強(qiáng)烈輻射。團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，吸積盤與噴流同步進(jìn)動很可能源于廣義相對論預(yù)言的“蘭斯-蒂林效應(yīng)”，即旋轉(zhuǎn)黑洞拖拽周圍時空，使傾斜吸積盤及其垂直噴流整體周期性擺動。盡管理論對黑洞系統(tǒng)的“舞動”形式早有預(yù)測，但獲得清晰觀測證據(jù)極具挑戰(zhàn)性。

2024年1月，王亞楠通過“暫現(xiàn)源名稱服務(wù)網(wǎng)”注意到AT2020afhd。“發(fā)現(xiàn)這個事件存在X射線輻射后，我們立刻觸發(fā)了更高頻次的X射線監(jiān)測?！彼f，“但當(dāng)時并沒有預(yù)期這個源會這么特別。直到監(jiān)測了一個月后，發(fā)現(xiàn)它的X射線輻射存在劇烈的光度變化?！眻F(tuán)隊(duì)決定啟動密集監(jiān)測，于是迅速組織國際協(xié)同觀測，開展了為期一年多的多波段高頻次觀測。

轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在事件發(fā)現(xiàn)215天后：X射線光變呈現(xiàn)周期約19.6天、振幅超10倍的準(zhǔn)周期振蕩；射電波段同步出現(xiàn)超4倍振幅變化?！斑@種跨波段、高振幅、準(zhǔn)周期的同步行為表明，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(zhuǎn)軸共同進(jìn)動?！蓖鮼嗛硎?。團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的協(xié)同進(jìn)動模型成功復(fù)現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)，并對系統(tǒng)幾何、黑洞自旋及噴流速度等參數(shù)作出明確限制。

目前，在國家天文臺牽頭下，國內(nèi)已成立潮汐瓦解事件研究小組，定期開展學(xué)術(shù)交流，為重大發(fā)現(xiàn)提供智力支撐。展望未來，劉繼峰表示：“隨著‘司天工程’（GOTTA）、‘天關(guān)’衛(wèi)星等新一代時域天文設(shè)施運(yùn)行，我們將實(shí)現(xiàn)全天區(qū)深度、多波段、高頻次監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)更多此類事件，深化對黑洞吸積物理的理解。”

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.ady9068

（原標(biāo)題為《人類首次看清黑洞“舞步”》）