动科普|听，来自黑洞的“美妙心跳”

来源：光明网2020-06-29 10:04

　　十几年前，天文学家们首次观测到了来自一个超大质量黑洞的X射线准周期震荡信号；十几年后，当天文学家们再次有机会观测这个黑洞时，惊喜地发现这个信号仍在持续！

　　这个特殊的黑洞名为REJ1034+396,是一个距离地球6亿光年，具有2百万个太阳质量的超大质量黑洞。2007年，天文学家们首次发现这个黑洞的X射线辐射里存在一个一小时左右的周期性震荡信号。2011年后，由于该黑洞的视线方向离太阳太近，导致卫星无法持续观测，天文学家们不得不停止对其心跳信号的监测。

　　直到2018年，天文学家们使用XMM-牛顿卫星、“核光谱望远镜阵列(NuSTAR)”卫星和“雨燕(Swift)”卫星重启了对这个黑洞的联合观测。结果表明，RE J1034+396的X射线震荡信号仍然存在，并且比10年前更强！

　　这是目前观测到的持续时间最长的超大质量黑洞的心跳信号，首次证明了来自超大质量黑洞的这类周期性信号可以长期保持稳定。科学家们猜测它源自黑洞视界附近高温物质的周期性结构变化过程。

　　目前已知的一个能够产生类似心跳信号的黑洞，是一个位于银河系旋臂内，被称为GRS 1915+105的小黑洞。不过，它的质量仅为12个太阳质量，正快速地从其旁边的一颗恒星吸收物质，并以67赫兹左右的“心率”产生X射线心跳信号。对比研究发现，尽管有数十万倍质量和大小的差别，两个黑洞却能在一些特殊行为上表现高度相似。

　　实际上，宇宙中存在大量具有几十万至上百亿个太阳质量的黑洞，漂浮在星际空间中的物质会被黑洞引力所俘获。在逐渐落入黑洞的过程中，会形成一个圆盘状的结构，并在黑洞周围很小的空间里释放大量的能量，产生很强的X射线辐射。这种X射线辐射的周期性重复信号,携带了关于黑洞视界附近的物质尺度和结构的关键信息，具有极高的研究价值，却极少被发现。