十幾年前，天文學(xué)家初次發(fā)現(xiàn)來自一個(gè)超大質(zhì)量黑洞的X射線準(zhǔn)周期震蕩信號(hào)——“黑洞的心跳“。十多年后，當(dāng)天文學(xué)家再次有機(jī)會(huì)觀察黑洞時(shí)，他發(fā)現(xiàn)信號(hào)仍在繼續(xù)。該研究工作由美國國家天文臺(tái)高能天體物理學(xué)小組領(lǐng)導(dǎo)，合作者包括英國杜倫大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)。相關(guān)結(jié)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200萬個(gè)太陽的超大質(zhì)量黑洞。2007年，科學(xué)家們使用了歐洲航天局的XMM-牛頓衛(wèi)星，初次發(fā)現(xiàn)黑洞的X射線輻射具有大約一個(gè)小時(shí)的周期性振蕩信號(hào)。2011年之后，由于黑洞的視線距離太陽太近，其心跳信號(hào)的監(jiān)視也停止了。直到2018年，科學(xué)家們才再次有機(jī)會(huì)觀察到這個(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(wèi)星，“核光譜望遠(yuǎn)鏡陣列”衛(wèi)星和“雨燕”衛(wèi)星對RE J1034+396進(jìn)行聯(lián)合觀測，并于10月成功完成了所有觀測2018年的任務(wù)。經(jīng)過詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析，該團(tuán)隊(duì)最終確認(rèn)RE J1034+396的X射線振蕩信號(hào)仍然存在，并且比10年前更強(qiáng)！這是迄今為止觀察到的超大質(zhì)量黑洞心跳信號(hào)的最長持續(xù)時(shí)間。離心泵
宇宙中存在大量黑洞，其質(zhì)量為一百萬至數(shù)億個(gè)太陽。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程中，將形成圓盤狀結(jié)構(gòu)，并在黑洞周圍的小空間中釋放大量能量，從而產(chǎn)生非常大的強(qiáng)高能輻射，例如作為X射線。然而，很少發(fā)現(xiàn)這種高能輻射的周期性重復(fù)信號(hào)。該信號(hào)的周期攜帶著有關(guān)黑洞視界附近物質(zhì)規(guī)模和結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵信息。計(jì)量泵
據(jù)了解，當(dāng)前已知的能夠產(chǎn)生心跳信號(hào)的黑洞是位于銀河系旋臂中的稱為GRS1915+105的小黑洞。該黑洞的質(zhì)量僅為12個(gè)太陽質(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射線心跳信號(hào)。通過簡單的質(zhì)量比較，科學(xué)家估算了REJ1034+396的“理論心率”，并發(fā)現(xiàn)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：“這種心跳信號(hào)非常漂亮！這初次證明了來自超大質(zhì)量黑洞的這種周期性信號(hào)可以長時(shí)間穩(wěn)定，并提供我們對它的物理機(jī)制和起源進(jìn)行了深入研究，重要的線索和絕佳的機(jī)會(huì)REJ1034+396也可以成為中國下一代X射線天文衛(wèi)星的重要觀測目標(biāo)之一，例如愛因斯坦探測器和其他衛(wèi)星。管道泵
目前，研究小組正在對多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析，以期進(jìn)一步了解心跳信號(hào)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。對黑洞地平線附近的物理過程有深刻的了解。
