十幾年前，天文學(xué)家初次發(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“。十多年后，當天文學(xué)家再次有機會(huì )觀(guān)察黑洞時(shí)，他發(fā)現信號仍在繼續。該研究工作由美國國家天文臺高能天體物理學(xué)小組領(lǐng)導，合作者包括英國杜倫大學(xué)的研究團隊。相關(guān)結果發(fā)表在6月10日的《英國皇家天文學(xué)會(huì )月刊》上。螺桿泵

這個(gè)特殊的黑洞被命名為RE J1034+396，它是一個(gè)距地球6億光年，質(zhì)量為200萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)的超大質(zhì)量黑洞。2007年，科學(xué)家們使用了歐洲航天局的XMM-牛頓衛星，初次發(fā)現黑洞的X射線(xiàn)輻射具有大約一個(gè)小時(shí)的周期性振蕩信號。2011年之后，由于黑洞的視線(xiàn)距離太陽(yáng)太近，其心跳信號的監視也停止了。直到2018年，科學(xué)家們才再次有機會(huì )觀(guān)察到這個(gè)黑洞。該研究小組向歐洲航天局和美國國家航空航天局申請使用XMM-牛頓衛星，“核光譜望遠鏡陣列”衛星和“雨燕”衛星對RE J1034+396進(jìn)行聯(lián)合觀(guān)測，并于10月成功完成了所有觀(guān)測2018年的任務(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)振蕩信號仍然存在，并且比10年前更強！這是迄今為止觀(guān)察到的超大質(zhì)量黑洞心跳信號的最長(cháng)持續時(shí)間。離心泵

宇宙中存在大量黑洞，其質(zhì)量為一百萬(wàn)至數億個(gè)太陽(yáng)。電影《星際穿越》中的“Kagangtuya”黑洞就是這么大的黑洞。漂浮在星際空間中的物質(zhì)將被黑洞的引力捕獲。在逐漸落入黑洞的過(guò)程中，將形成圓盤(pán)狀結構，并在黑洞周?chē)男】臻g中釋放大量能量，從而產(chǎn)生非常大的強高能輻射，例如作為X射線(xiàn)。然而，很少發(fā)現這種高能輻射的周期性重復信號。該信號的周期攜帶著(zhù)有關(guān)黑洞視界附近物質(zhì)規模和結構的關(guān)鍵信息。計量泵

據了解，當前已知的能夠產(chǎn)生心跳信號的黑洞是位于銀河系旋臂中的稱(chēng)為GRS1915+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)量比較，科學(xué)家估算了REJ1034+396的“理論心率”，并發(fā)現其與“實(shí)測心率”一致。

該論文的第一作者兼通訊作者金馳川研究員說(shuō)：“這種心跳信號非常漂亮！這初次證明了來(lái)自超大質(zhì)量黑洞的這種周期性信號可以長(cháng)時(shí)間穩定，并提供我們對它的物理機制和起源進(jìn)行了深入研究，重要的線(xiàn)索和絕佳的機會(huì )REJ1034+396也可以成為中國下一代X射線(xiàn)天文衛星的重要觀(guān)測目標之一，例如愛(ài)因斯坦探測器和其他衛星。管道泵

目前，研究小組正在對多顆衛星的數據進(jìn)行深入的分析，以期進(jìn)一步了解心跳信號的性質(zhì)，并將其與銀河系中的小質(zhì)量黑洞進(jìn)行比較，以獲得更多信息。對黑洞地平線(xiàn)附近的物理過(guò)程有深刻的了解。