【导语】12月12日，北京中国科学院国家天文台披露，由刘继峰、王亚楠等领衔，联合30余家国内外机构的研究，首次在1.2亿光年外的潮汐瓦解事件AT2020afhd中，捕获黑洞系统吸积盘与喷流协同进动有力证据，相关成果发表于《科学进展》。
12月12日中午，在北京中国科学院国家天文台会议室内，研究员刘继峰、王亚楠与中国科学院大学副教授黄样、华中科技大学教授雷卫华等正在聚焦1.2亿光年外的一场“宇宙风暴”—— 一颗恒星被超大质量黑洞撕裂，残骸形成炽热的吸积盘，并驱动喷流同步摆动。就在一天前，由他们领衔、联合30余家国内外机构发表于《科学进展》的研究成果，首次在潮汐瓦解事件（TDE）AT2020afhd中获得有力观测证据，“看清”了黑洞系统的“舞步”——吸积盘与喷流协同进动。
黑洞系统吸积盘与喷流协同进动的艺术想象图。张旭/绘 中国科学院国家天文台供图
AT2020afhd位于星系LEDA 145386中心，距地球约1.2亿光年。潮汐瓦解事件是指当恒星过于靠近星系中心的超大质量黑洞时，被其强大潮汐力撕碎的剧烈天文现象。部分恒星碎片在回落过程中形成高温吸积盘，释放出强烈辐射。团队认为，吸积盘与喷流同步进动很可能源于广义相对论预言的“兰斯-蒂林效应”，即旋转黑洞拖拽周围时空，使倾斜(xié)吸(xī)积(jī)盘(pán)及(jí)其(qí)垂(chuí)直(zhí)喷(pēn)流(liú)整(zhěng)体(tǐ)周(zhōu)期(qī)性(xìng)摆(bǎi)动(dòng)。尽(jǐn)管(guǎn)理(lǐ)论(lùn)对(duì)黑(hēi)洞(dòng)系(xì)统(tǒng)的(de)“舞(wǔ)动(dòng)”形(xíng)式(shì)早(zǎo)有(yǒu)预(yù)测(cè)，但(dàn)获(huò)得(de)清(qīng)晰(xī)观(guān)测(cè)证(zhèng)据极具挑战性。
2024年1月，王亚楠通过“暂现源名称服务网”注意到AT2020afhd。“发现这个事件存在X射线辐射后，我们立刻触发了更高频次的X射线监测。”她说，“但当时并没有预期这个源会这么特别。直到监测了一个月后，发现它的X射线辐射存在剧烈的光度变化。”团队决定启动密集监测，于是迅速组织国际协同观测，开展了为期一年多的多波段高频次观测。
转机出现在事件发现215天后：X射线光变呈现周期约19.6天、振幅超10倍的准周期振荡；射电波段同步出现超4倍振幅变化。“这种跨波段、高振幅、准周期的同步行为表明，吸积盘与喷流之间存在刚性连接，像陀螺一样围绕(rào)黑洞自转轴共同进动。”王亚楠表示。团队构建的协同进动模型成功复现观测数据，并对系统几何、黑洞自旋及喷流速度等参数作出明确限制。
目前，在国家天文台牵头下，国内已成立潮汐瓦解事件研究小组，定期开展学术交流，为重大发现提供智力支撑。展望未来，刘继峰表示：“随着‘司天工程’（GOTTA）、‘天关’卫星等新一代时域天文设施运行，我们将实现全天区深度、多波段、高频次监测，发现更多此类事件，深化对黑洞吸积物理的理解。”
相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.ady9068
（原标题为《人类首次看清黑洞“舞步”》）