黑洞吸积盘与喷流协同进动的最强证据

作者: 时间:2025-12-12 点击数:

北京时间2025年12月11日,国际学术期刊《科学·进展》在线发表了题为“Detection of disk-jet co-precession in a tidal disruption event”的研究成果。中国科学院国家天文台王亚楠研究员为第一作者,我院天文系雷卫华教授为共同通讯作者,上海天文台博士后吴林辉(天文系2020年博士毕业)为共同第一作者,天文系博士生武宏宙参与了模型计算。研究团队在潮汐瓦解事件(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。

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LEDA 145386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,研究团队迅速组织了国际协同观测,利用Swift、NICER、XMM-Newton等空间X射线望远镜以及VLA、ATCA、e-MERLIN、VLBA 四个射电阵列,并结合我国兴隆 2.16 m、丽江 2.4 m 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TDE 215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。

图1. 黑洞系统吸积盘与喷流协同进动的艺术想象图(喻京川绘制)。空间X射线望远镜用于探测来自吸积盘内区的高能辐射,而地基射电阵列则捕捉喷流产生的射电信号。


图2: A. X射线光变曲线。B. 射电光变曲线。C. X射线和射电的相关关系曲线。D. X射线-射电的光变折叠图。

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,但在黑洞系统中清晰地观测到吸积盘-喷流协同进动还是首次,这得益于对该现象的敏锐捕捉和长周期多波段密集监测。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,必将发现更多例子,促进我们对黑洞吸积物理的更深理解。


文章链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady9068


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