12月11日，国际学术期刊《科学・进展》在线发表了一项由中国科学院国家天文台牵头，30余家国内外科研机构联合完成的重大发现——在1.2亿光年外的潮汐瓦解事件AT2020afhd中，科学家首次捕捉到黑洞吸积盘与喷流“协同进动”的清晰证据，这为破解黑洞极端物理行为提供了关键线索。

黑洞系统吸积盘与喷流协同进动的艺术想象图（张旭绘制）

  故事始于2024年1月的一次光学巡天观测：位于LEDA145386星系中心的AT2020afhd突然显著增亮，引起了天文学家的警觉。这个天体之所以“反常”，源于一场剧烈的宇宙事件——潮汐瓦解事件（TDE）。

  简单来说，当一颗恒星过于靠近星系中心的超大质量黑洞时，黑洞强大的引力会像无形的“手”一样撕裂恒星，这种因引力差导致的天体碎裂现象，就被称为潮汐瓦解事件。碎裂后的恒星物质并非全部消失，部分物质会在回落过程中形成一个围绕黑洞旋转的炽热盘状结构，这就是“吸积盘”——它的温度可达数百万度，能释放出强烈的X射线辐射；而在吸积盘垂直方向，还会喷射出接近光速的高能粒子流，这便是“相对论性喷流”。

  正是这种极端现象，让沉寂的黑洞“显形”，成为天文学家研究黑洞活动的天然实验室。

  发现AT2020afhd的异常后，研究团队迅速启动国际协同观测，利用Swift、NICER、XMM-Newton等空间X射线望远镜以及VLA、ATCA、e-MERLIN、VLBA四个射电阵列，并结合我国兴隆2.16m、丽江2.4m等光学望远镜，开展了为期一年多的高频次、多波段监测。

  最终分析显示，在光学发现该事件215天后，X射线强度开始以19.6天为周期剧烈波动，亮度变化幅度超过10倍；更令人惊喜的是，射电波段也出现了同步变化，振幅超过4倍。“这种跨波段、强振幅、准周期的同步变化，强烈暗示吸积盘与喷流之间存在刚性连接，像陀螺一样围绕黑洞自转轴进动。”论文第一作者、国家天文台研究员王亚楠说。

  是什么力量让吸积盘和喷流实现如此精准的“同步舞蹈”？答案指向爱因斯坦广义相对论预言的“兰斯-蒂林效应”。即旋转的黑洞会拖动周围时空，导致倾斜的吸积盘及与之垂直的喷流产生进动。尽管理论与模拟早已预言这一现象，但获得清晰观测证据极具挑战。

  论文共同通讯作者、中国科学院大学副教授黄样指出：“这是首次在黑洞系统中清晰地观测到吸积盘-喷流协同进动，该结果令人振奋。”论文共同通讯作者、华中科技大学雷卫华教授补充：“在爆发初期察觉到其异常剧烈的变化后，我们坚持了一年多的多波段密集监测，最终揭示并成功解释了这一独特现象的物理起源。过去的观测多集中在TDEs爆发初期，长期监测既少见也极具挑战。”

  团队构建的吸积盘-喷流协同进动模型成功重现了X射线与射电光变，并对系统几何、黑洞自旋及喷流速度进行了明确限制。“这一现象或许普遍存在，以往受限于观测模式而未被大量发现。”论文共同通讯作者、国家天文台刘继峰研究员表示：“随着司天工程、爱因斯坦探针等对全天区开展深度、多波段、高频次长期监测，必将发现更多例子，促进我们对黑洞吸积物理的更深理解。”

  本研究获得中国科学院战略先导专项与国家自然科学基金等资助。原中国科学院大学博士研究生、现厦门大学博士后林子琨及上海天文台博士后吴林辉为共同第一作者。（宋雅娟）