宇宙深處,一場跨越時空的科學發現正悄然改寫人類對黑洞的認知。安徽師范大學舒新文教授團隊聯合中山大學、中國科學技術大學及廣州大學科研人員,在銀河系邊緣捕捉到一例中等質量黑洞吞噬恒星的罕見現象,更令人震驚的是,這個神秘天體在吞噬過程中持續發出周期精確的"心跳"信號,為黑洞演化研究提供了關鍵證據。
黑洞作為宇宙中最極端的天體,長期籠罩在神秘面紗之下。目前已知的黑洞主要分為兩類:恒星級黑洞由大質量恒星坍縮形成,質量約為太陽的數倍至數十倍;超大質量黑洞則盤踞星系中心,質量可達太陽的百萬倍以上。而介于兩者之間的中等質量黑洞,盡管理論預測其是超大質量黑洞的"種子",但始終缺乏直接觀測證據,成為天文學界持續半個世紀的未解之謎。
此次突破源于對編號為AT2018fyk天體的持續監測。研究團隊發現,當一顆恒星誤入中等質量黑洞的引力牢籠時,強潮汐力將恒星撕裂成碎片,形成吸積盤并釋放出強烈電磁輻射。在分析錢德拉X射線望遠鏡和歐空局XMM-牛頓衛星的觀測數據時,科學家意外檢測到頻率為0.012赫茲的準周期性振蕩,相當于每85秒規律跳動一次的"宇宙心跳"。
這個周期性信號猶如黑洞的"身份指紋",通過X射線能譜分析,研究團隊精確測定該黑洞質量為太陽的9900至16000倍,自旋參數介于0.26至0.36之間,完全符合中等質量黑洞的理論特征。更令人興奮的是,這種周期性振蕩可能源于吸積盤內的不穩定結構,為研究黑洞吸積過程提供了全新視角。
傳統理論認為,超大質量黑洞可能由中等質量黑洞通過持續吸積或并合演化而來。此次發現的中等質量黑洞恰好處在恒星級黑洞與超大質量黑洞的過渡階段,如同找到了人類演化鏈中的青少年時期化石。研究團隊指出,這種中等質量黑洞可能廣泛存在于球狀星團或矮星系中心,只是由于觀測手段限制長期隱匿身形。
這項發表在《自然·天文學》的研究,不僅首次通過潮汐瓦解事件證實了中等質量黑洞的存在,更開創了利用周期性信號探測此類天體的新方法。隨著下一代X射線時域巡天項目的開展,科學家有望發現更多"心跳"黑洞,逐步拼湊出完整的黑洞演化圖譜。當85秒一次的宇宙脈動穿越億萬光年抵達地球時,人類終于聽見了黑洞成長的聲音。