[科学技术]我科学家观测到超大质量黑洞的“心跳”

我们的科学家观察了超大质量黑洞的“心跳”

首次证明了超大质量黑洞的周期信号可以长时间保持稳定

记者齐芳从中国科学院国家天文台了解到，该研究所的研究人员及其英国合作伙伴再次观测到了一个超大质量黑洞的“心跳”——X射线准周期振荡信号。这个信号的周期携带了黑洞视界附近物质的规模和结构的关键信息。这项新发现可能会让我们对黑洞这种特殊的天体有更深入的了解。

宇宙中有大量太阳质量在百万到上亿的黑洞。漂浮在星际空空间的物质会被黑洞的引力俘获，在逐渐落入黑洞的过程中会形成盘状结构，并在黑洞周围的小空空间释放大量能量，从而产生强烈的高能辐射，如x射线。周期性重复的高能辐射信号被称为黑洞的“心跳”，但在科学家的观察中很少发现黑洞的“心跳”。

2007年，科学家首次发现了名为re j1034+396的黑洞，其X射线辐射具有约1小时的周期振荡信号。这个黑洞距离地球6亿光年，是一个拥有200万太阳质量的超大质量黑洞。2011年后，由于黑洞的视线离太阳太近，对其“心跳”信号的监测也停止了。

2018年，中国科学院国家天文台金赤川研究员带领的研究团队，利用xmm- Newton卫星、“nustar”卫星和“swift”卫星对re j1034+396进行了联合观测，最终证实其“心跳”不仅依然存在，而且比10年前更强。这是观测到的超大质量黑洞“心跳”信号持续时间最长的一次。

据研究人员称，唯一已知能产生类似“心跳”信号的黑洞是位于银河系旋臂的一个名为grs 1915+105的小黑洞。黑洞的质量是12个太阳质量，它正在迅速吸收旁边一颗恒星的物质，以大约67 Hz的“心率”产生X射线“心跳”信号。

科学家通过简单的质量对比，估算出re j1034+396的理论“心率”，发现与实测“心率”一致。该论文的合著者之一，英国达勒姆大学的克里斯·托尼教授说:“我们目前的理解是，这种‘心跳’信号源于黑洞视界附近高温物质的周期性结构变化。与小黑洞grs 1915+105相比，证明不同类型黑洞的质量差异虽然可以达到几十万倍，但在一些特殊行为的表现上却非常相似。”

该论文的第一作者和通讯记者金奇川研究员说:“这种‘心跳’信号第一次证明了这种来自超大质量黑洞的周期信号能够长期保持稳定，为我们深入研究其物理机制和起源提供了重要线索和绝佳机会。Re j1034+396也可成为中国下一代x射线天文卫星的重要观测目标之一，如爱因斯坦探测器(ep)卫星和增强型x射线时变偏振空观测卫星(extp)。”目前，研究小组正在深入分析几颗卫星的数据，以便更好地了解“心跳”信号的性质，并将其与银河系中的小质量黑洞进行比较，从而更深入地了解黑洞视界附近的物理过程。(记者齐芳)