我國科學家首次探測到中等質量黑洞吞噬恒星的“心跳”

記者從安徽師範大學獲悉，該校物理與電子信息學院舒新文教授研究團隊近日發現了中等質量黑洞吞噬恒星發出的X射線準周期振蕩信號，這是天體物理學家首次發現該類現象，提供了宇宙中存在中等質量黑洞的關鍵證據。該研究成果2月28日發表於國際頂級期刊《自然·天文學》，主要合作者還包括中國科學技術大學、中山大學、廣州大學的科研人員。

△左圖為中等質量黑洞所在星係的光學圖像，中圖為中等質量黑洞撕裂恒星的藝術想象圖，右圖為光變信號對應的功率密度譜。

介於黑洞質量譜係間隙的中等質量黑洞雖被理論預言為超大質量黑洞演化的“種子”，卻一直缺乏可靠的觀測證據。如何尋找和探測中等質量黑洞這一特殊族群是當今物理學和天文學最重要的前沿問題之一。結合X射線能譜分析，研究人員推算出該黑洞質量介於9900至16000倍太陽質量，屬於典型的中等質量黑洞範疇，並進一步估算其自旋介於0.26-0.36之間。

據了解，當一顆恒星遊走到過於靠近黑洞的位置時，會被黑洞產生的強大潮汐引力撕裂瓦解，進而被黑洞吞噬，同時釋放出短暫劇烈的電磁輻射，這被稱為黑洞潮汐撕裂恒星事件。研究團隊鎖定了一例特殊的中等質量黑洞潮汐瓦解恒星事件候選體，通過分析相關觀測數據，在其X射線輻射中探測到頻率約為0.012赫茲的準周期性振蕩信號，就像黑洞“捕食”恒星時會有“心跳”現象，其特定的“心率”揭示了這顆中等質量黑洞的存在。

這一發現填補了描繪黑洞家族成長和進化史的關鍵缺環，對人類理解宇宙黑洞是如何形成具有積極意義，也為未來進一步探測和研究中等質量黑洞奠定了堅實基礎。

（總台記者任譞 邵鑫揚）