未来天玑|“听”中等质量黑洞吞噬恒星的“心跳”

中国的航天 2025-03-03 15:07:06 技术前沿 903 0

“听”中等质量黑洞吞噬恒星的“心跳”

据悉，安徽师范大学物理与电子信息学院舒新文教授研究团队近日发现了中等质量黑洞吞噬恒星发出的X射线准周期振荡信号，这是天体物理学家首次发现该类现象，提供了宇宙中存在中等质量黑洞的关键证据。该研究成果2月28日发表于国际学术期刊《自然·天文学》，主要合作者还包括中国科学技术大学、中山大学、广州大学的科研人员。

△左图为中等质量黑洞所在星系的光学图像，中图为中等质量黑洞撕裂恒星的艺术想象图，右图为光变信号对应的功率密度谱。

介于黑洞质量谱系间隙的中等质量黑洞虽被理论预言为超大质量黑洞演化的“种子”，却一直缺乏可靠的观测证据。如何寻找和探测中等质量黑洞这一特殊族群是当今物理学和天文学最重要的前沿问题之一。结合X射线能谱分析，研究人员推算出该黑洞质量介于9900至16000倍太阳质量，属于典型的中等质量黑洞范畴，并进一步估算其自旋介于0.26-0.36之间。据了解，当一颗恒星游走到过于靠近黑洞的位置时，会被黑洞产生的强大潮汐引力撕裂瓦解，进而被黑洞吞噬，同时释放出短暂剧烈的电磁辐射，这被称为黑洞潮汐撕裂恒星事件。研究团队锁定了一例特殊的中等质量黑洞潮汐瓦解恒星事件候选体，通过分析相关观测数据，在其X射线辐射中探测到频率约为0.012赫兹的准周期性振荡信号，就像黑洞“捕食”恒星时会有“心跳”现象，其特定的“心率”揭示了这颗中等质量黑洞的存在。这一发现填补了描绘黑洞家族成长和进化史的关键缺环，对人类理解宇宙黑洞是如何形成具有积极意义，也为未来进一步探测和研究中等质量黑洞奠定了坚实基础。