研究核心发现 - 科研团队首次在黑洞“进食”过程中观测到黑洞吸积盘与喷流同步进动的最有力证据 为理解黑洞吸积与喷流的形成机制提供了关键线索 [1] - 该发现基于对潮汐瓦解事件AT2020afhd的深入观测 该事件位于距离地球1.2亿光年的星系LEDA 145386中心 [2] 观测现象与数据 - 在光学发现该事件215天后 其X射线亮度出现每19.6天重复一次 振幅超10倍的剧烈周期性波动 [2] - 同时 其射电波段亮度也出现同步“摇摆” 振幅超4倍 变化频率与X射线几乎同频共振 [2] - 这种跨波段 大振幅的规律性摇摆强烈暗示吸积盘和喷流是作为一个整体在转动 [2] 物理机制推测 - 观测到的吸积盘与喷流同步“跳舞”现象 可能与广义相对论预言的“兰斯—蒂林效应”有关 [2] - 旋转的黑洞会拖拽周围时空 若吸积盘本身倾斜 它和垂直于它的喷流就会像被“拧”住的陀螺一样 跟随黑洞自转同步摆动 [2] 研究意义与未来展望 - 这是首次在同一时间尺度上明确捕捉到吸积盘和喷流协同进动的证据 [2] - 该现象可能普遍存在 以往受限于观测模式而未被大量发现 [3] - 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 预计将发现更多类似例子 促进对黑洞吸积物理的深入理解 [3]

研究背景与事件概述 - 中国科学院国家天文台牵头，联合30余家国内外科研机构，在潮汐瓦解事件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，成果于12月11日在《科学·进展》在线发表 [1] - 潮汐瓦解事件是恒星被星系中心超大质量黑洞的潮汐力撕裂的剧烈天文现象，是研究沉寂黑洞激活及相对论性喷流的重要窗口 [1] - AT2020afhd位于星系LEDA 145386中心，距离地球约1.2亿光年，于2024年1月被光学巡天发现显著增亮 [1] 观测方法与过程 - 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 [1] - 团队对该事件开展了为期一年多的高频次、多波段监测 [1] - 空间X射线望远镜用于探测来自吸积盘内区的高能辐射，地基射电阵列则捕捉喷流产生的射电信号 [3] 关键观测发现 - 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 [3] - 射电波段也呈现振幅超4倍的同步变化 [3] - 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 [3] 物理机制与模型 - 吸积盘-喷流协同进动的物理机制很可能源自“兰斯-蒂林效应”，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 [3] - 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 [4] - 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 [3] 研究意义与未来展望 - 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，该团队在爆发初期察觉到异常剧烈变化后，坚持了一年多的密集监测，最终揭示并成功解释了这一独特现象的物理起源 [3] - 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 [4] - 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 [4]

观测发现 - 研究人员观测到迄今已知最亮的黑洞爆发事件 其峰值亮度比太阳亮10万亿倍以上 [1] - 该事件最早于2018年被加州理工学院兹威基瞬态研究设施及卡塔利娜实时暂现巡天项目捕捉到 但起初未被识别为黑洞爆发 [1] - 自被发现当年 该天体亮度在数月内上涨约40倍 此后直到2023年仍异常明亮 [1] 事件性质与成因 - 分析认为该事件最可能是一次“潮汐瓦解事件” 即一颗大质量恒星过于靠近超大质量黑洞后被引力撕裂并吞噬 [1] - 被吞噬恒星的质量至少是太阳的30倍 [2] - 导致该事件的黑洞位于活动星系核 其本身的“进食活动”通常掩盖潮汐瓦解事件信号 但此次爆发规模惊人使其得以被识别 [2] 观测细节与未来研究 - 利用凯克天文台的深入观测发现 该天体位于约100亿光年之外的遥远宇宙 [1] - 由于耀斑亮度尚未完全衰减 说明恒星尚未被彻底吞噬 [2] - 后续研究将继续观测恒星的消亡过程 重点关注光束是否会逐渐暗淡或再次爆发 [2]

观测发现 - 首次观测到一颗恒星在遭遇超大质量黑洞并发生剧烈"潮汐瓦解事件"后奇迹般"幸存"，并于约两年后再次回到黑洞附近[1] - 研究人员于2022年观测到一次名为"AT 2022dbl"的耀斑，约两年后在同一位置再次捕捉到一次几乎相同的耀斑[1] - 这是首次确认有恒星在遭遇黑洞撕裂后并未完全被吞噬，意味着第一次耀斑是恒星部分瓦解的结果，恒星大部分存活并再次近距离经过黑洞引发耀斑[1] 研究背景 - 几乎每个大型星系中心都存在一个质量为太阳数百万到数十亿倍的超大质量黑洞[1] - 由于黑洞引力极强，直接观测极为困难，天文学家通常通过观测附近恒星的运动或高能事件所产生的辐射间接研究黑洞[1] - 大约每1万至10万年，一颗恒星可能会漫游到黑洞附近并被引力撕裂，产生强烈耀斑，形成"潮汐瓦解事件"[1] 未来观测计划 - 研究人员接下来将观测是否会在2026年初看到第三次耀斑[2] - 如若出现第三次耀斑，则证明第二次耀斑也是恒星部分瓦解的结果，意味着"耀斑出现意味着恒星的完全瓦解"的推测不再成立[2] - 如果未出现第三次耀斑，那么第二次耀斑或意味着恒星的完全瓦解[2]