IT 之家 3 月 3 日消息,據安徽師範大學 3 月 1 日消息,該校物理與電子信息學院舒新文教授研究團隊發現了中等質量黑洞吞噬恒星發出的 X 射線準周期振蕩信号(類似于黑洞的 " 心跳 "),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 日發表于國際頂級期刊《自然・天文學》(Nature Astronomy),主要合作者包括中山大學、中國科學技術大學、以及廣州大學的科研人員。
據了解,目前已知的黑洞大緻分爲兩大類:第一類是大質量恒星死亡後遺留的産物,質量在幾倍到幾十倍太陽質量之間,稱作恒星級黑洞;另一類質量爲太陽的百萬倍以上,稱爲超大質量黑洞,一般位于星系的核心。人們喜歡把超大質量黑洞比作 " 超級怪獸 ",而中等質量黑洞雖被理論預言爲超大質量黑洞演化的 " 種子 ",卻因爲難以精準探測,仍缺乏可靠的觀測證據。
舒新文教授解釋稱:"宇宙中可能大部分的黑洞都處于冬眠狀态,理論上它們應該在那兒,可就是不露面。如何找到這些‘宇宙隐士’,是當今物理學和天文學最燒腦的難題之一。"
當一顆倒黴的恒星遊走到過于靠近黑洞的位置時,會被黑洞産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(就像黑洞享受恒星大餐之後會打飽嗝兒一樣),稱爲黑洞潮汐撕裂恒星事件。
舒新文教授研究團隊鎖定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爲 0.012 赫茲的準周期性振蕩信号(" 心跳 ")。通過結合 X 射線能譜分析,研究人員推算出該黑洞質量介于 9900 至 16000 倍太陽質量,屬于典型的中等質量黑洞範疇。

左圖爲中等質量黑洞所在星系的光學圖像、中圖爲中等質量黑洞撕裂恒星的藝術想象圖以及實際觀測的 X 射線準周期光變信号、右圖爲光變信号對應的功率密度譜
如果把黑洞比作人類(體重和成長年齡有關),不同質量的黑洞 " 心律 " 不一樣,該發現通過探測罕見的 " 心跳 " 特征,甄别出了類似于青少年時期的黑洞,填補了描繪黑洞家族成長和進化史的關鍵缺環。這不僅爲理解中等質量黑洞的物理性質提供了關鍵信息,也爲未來利用潮汐瓦解恒星事件的 X 射線輻射(如我國天關衛星的觀測)進一步探測和研究中等質量黑洞奠定了堅實基礎。
據悉,該研究成果也是舒新文研究團隊繼 2020 年在《自然・通訊》發表雙黑洞潮汐撕裂恒星的成果後,在天體物理黑洞研究領域又一重大突破。
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