十幾年前，天文學(xué)家首次發(fā)現來(lái)自一個(gè)超大質(zhì)量黑洞的X射線(xiàn)準周期震蕩信號——“黑洞的心跳“。十幾年后，當天文學(xué)家再次有機會(huì )觀(guān)測這個(gè)黑洞時(shí)，發(fā)現這個(gè)信號仍在持續。這項研究工作由國家天文臺高能天體物理團組主導，合作者包括英國杜倫大學(xué)研究團隊，相關(guān)成果 6 月 10 日發(fā)表于《英國皇家天文學(xué)會(huì )月刊》。

　　這個(gè)特殊的黑洞被命名為 RE J1034+396,是一個(gè)距離地球 6 億光年，具有 2 百萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞。2007 年，科學(xué)家們利用歐洲宇航局的 XMM-牛頓衛星，首次發(fā)現這個(gè)黑洞的X射線(xiàn)輻射具有一小時(shí)左右的周期性震蕩信號。2011 年以后，由于該黑洞的視線(xiàn)方向離太陽(yáng)太近，對其心跳信號的監測也停止了。直到 2018 年，科學(xué)家們再次有機會(huì )對這個(gè)黑洞開(kāi)展觀(guān)測。研究團隊向歐洲宇航局和美國宇航局申請使用 XMM-牛頓衛星、“核光譜望遠鏡陣列”衛星和“雨燕”衛星，對 RE J1034+396 開(kāi)展聯(lián)合觀(guān)測，并于 2018 年 10 月順利完成了所有觀(guān)測任務(wù)。經(jīng)過(guò)詳細的數據分析，該團隊最終確認，RE J1034+396 的X射線(xiàn)震蕩信號仍然存在，并且比 10 年前更強了!這是目前觀(guān)測到的超大質(zhì)量黑洞心跳信號的最長(cháng)持續時(shí)間。

　　宇宙中存在大量的具有百萬(wàn)至上億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞。電影《星際穿越》里的“卡剛圖雅”黑洞就是這樣一個(gè)大黑洞。漂浮在星際空間中的物質(zhì)會(huì )被黑洞的引力所俘獲，在逐漸落入黑洞的過(guò)程中，會(huì )形成一個(gè)圓盤(pán)狀的結構，并在黑洞周?chē)苄〉目臻g里釋放大量的能量，從而產(chǎn)生很強的高能輻射，比如X射線(xiàn)。但是，這種高能輻射的周期性重復信號卻極少被發(fā)現。這種信號的周期攜帶了關(guān)于黑洞視界附近的物質(zhì)尺度和結構的關(guān)鍵信息。

　　據了解，目前已知的一個(gè)能夠產(chǎn)生類(lèi)似心跳信號的黑洞，是一個(gè)位于銀河系旋臂內，被稱(chēng)為 GRS 1915+105 的小黑洞。該黑洞的質(zhì)量?jì)H為 12 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，正快速地從其旁邊的一顆恒星吸收物質(zhì)，并以 67 赫茲左右的“心率”產(chǎn)生X射線(xiàn)心跳信號。通過(guò)簡(jiǎn)單的質(zhì)量對比，科學(xué)家們估算了 RE J1034+396 的“理論心率”，發(fā)現和“實(shí)測心率”很一致。

　　論文第一作者兼通訊作者金馳川研究員表示：“這個(gè)心跳信號非常美秒!它首次證明來(lái)自超大質(zhì)量黑洞的這類(lèi)周期性信號可以長(cháng)期保持穩定，并為我們提供了深入研究其物理機制和起源的重要線(xiàn)索和絕佳機會(huì )。RE J1034+396 也可以成為我國下一代X射線(xiàn)天文衛星，比如愛(ài)因斯坦探針等衛星的重要觀(guān)測目標之一。

　　目前，該研究團隊正對多顆衛星的數據進(jìn)行深入分析，以期對該心跳信號的性質(zhì)有更多了解，并與銀河系內的小質(zhì)量黑洞作對比，從而獲得對黑洞視界附近的物理過(guò)程的更深刻理解。
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