一顆距離地球約1.2億光年的星系中心,一場持續一年多的國際天文觀測行動,為人類揭開黑洞活動機制的神秘面紗提供了關鍵證據。由中國科學院國家天文臺主導,聯合全球30余家科研機構組成的團隊,在潮汐瓦解事件AT2020afhd中,首次捕捉到黑洞吸積盤與噴流協同進動的清晰觀測信號,相關成果發表于國際權威學術期刊《科學·進展》。
2024年1月,光學巡天項目在星系LEDA 145386中心發現異常增亮現象,這顆被命名為AT2020afhd的天體立即引發科學界關注。研究團隊迅速啟動多國協同觀測計劃,調動包括Swift、NICER、XMM-Newton等空間X射線望遠鏡,以及VLA、ATCA、e-MERLIN、VLBA四大射電陣列在內的尖端設備,同時聯合我國興隆2.16米、麗江2.4米光學望遠鏡,構建起覆蓋X射線到射電波段的立體觀測網絡。經過持續14個月的密集監測,科研人員從海量數據中提煉出突破性發現。
系統分析顯示,在光學觀測啟動215天后,該天體的X射線輻射出現周期約19.6天的顯著振蕩,振幅超過初始值的10倍;與此同時,射電波段也呈現出振幅超4倍的同步變化。這種跨波段、高振幅的準周期性信號,猶如黑洞系統發出的"心跳節律"。研究團隊通過構建物理模型證實,這種獨特的光變模式源于吸積盤與噴流構成的剛性結構,二者如同被無形紐帶連接的陀螺,圍繞黑洞自轉軸產生協同進動。
這一現象的物理根源指向廣義相對論預言的"蘭斯-蒂林效應"——旋轉黑洞會扭曲周圍時空,導致傾斜的吸積盤及其垂直噴流產生進動運動。盡管理論模型早在數十年前就已提出,但受限于觀測技術,此前從未在真實黑洞系統中獲得確鑿證據。研究團隊通過多波段數據擬合,不僅重現了觀測到的光變曲線,更對系統幾何結構、黑洞自旋參數及噴流速度等關鍵物理量作出精確限制。
該發現顛覆了傳統認知中吸積盤與噴流獨立演化的觀點,揭示出黑洞活動區域存在精密的動態耦合機制。科研人員特別指出,此次突破得益于長期監測策略的實施——不同于以往對潮汐瓦解事件爆發初期的短暫關注,團隊持續追蹤事件后期演化,最終捕捉到稍縱即逝的關鍵信號。這種觀測模式的創新,為未來黑洞研究開辟了新范式。
參與研究的廈門大學博士后林子琨表示,隨著"司天工程"、愛因斯坦探針等新一代全天區監測設備的投入使用,人類將具備持續追蹤此類罕見天文事件的能力。預計未來五年內,類似AT2020afhd的觀測樣本將增加數十倍,這將極大推動對黑洞吸積物理、噴流形成機制等前沿領域的認知突破。這項研究獲得國家自然科學基金等項目資助,標志著我國在黑洞天體物理領域已躋身世界前列。











