中國科學家領銜，人類首次看清黑洞“舞步”

12月12日中午，在北京中國科學院國家天文台會議室內，研究員劉繼峰、王亞楠與中國科學院大學副教授黃樣、華中科技大學教授雷衛華等正在聚焦1.2億光年外的一場“宇宙風暴”—— 一顆恆星被超大質量黑洞撕裂，殘骸形成熾熱的吸積盤，並驅動噴流同步擺動。就在一天前，由他們領銜、聯合30余家國內外機構發表於《科學進展》的研究成果，首次在潮汐瓦解事件（TDE）AT2020afhd中獲得有力觀測證據，“看清”了黑洞系統的“舞步”——吸積盤與噴流協同進動。

AT2020afhd位於星系LEDA 145386中心，距地球約1.2億光年。潮汐瓦解事件是指當恆星過於靠近星系中心的超大質量黑洞時，被其強大潮汐力撕碎的劇烈天文現象。部分恆星碎片在回落過程中形成高溫吸積盤，釋放出強烈輻射。團隊認為，吸積盤與噴流同步進動很可能源於廣義相對論預言的“蘭斯-蒂林效應”，即旋轉黑洞拖曳周圍時空，使傾斜吸積盤及其垂直噴流整體周期性擺動。儘管理論對黑洞系統的“舞動”形式早有預測，但獲得清晰觀測證據極具挑戰性。

2024年1月，王亞楠通過“暫現源名稱服務網”注意到AT2020afhd。“發現這個事件存在X射線輻射後，我們立刻觸發了更高頻次的X射線監測。”她說，“但當時並沒有預期這個源會這麼特別。直到監測了一個月後，發現它的X射線輻射存在劇烈的光度變化。”團隊決定啟動密集監測，於是迅速組織國際協同觀測，開展了為期一年多的多波段高頻次觀測。

轉機出現在事件發現215天後：X射線光變呈現周期約19.6天、振幅超10倍的准周期振盪；射電波段同步出現超4倍振幅變化。“這種跨波段、高振幅、准周期的同步行為表明，吸積盤與噴流之間存在剛性連接，像陀螺一樣圍繞黑洞自轉軸共同進動。”王亞楠表示。團隊建構的協同進動模型成功復現觀測資料，並對系統幾何、黑洞自旋及噴流速度等參數作出明確限制。

目前，在國家天文台牽頭下，國內已成立潮汐瓦解事件研究小組，定期開展學術交流，為重大發現提供智力支撐。展望未來，劉繼峰表示：“隨著‘司天工程’（GOTTA）、‘天關’衛星等新一代時域天文設施運行，我們將實現全天區深度、多波段、高頻次監測，發現更多此類事件，深化對黑洞吸積物理的理解。” (中國科學報)