十幾年前，天文學家首次發現了來自一個(ge) 超大質量黑洞的X射線準周期震蕩信號——“黑洞的心跳”。

       來自中國科學院國家天文台近日的消息稱，當天文學家再次有機會(hui) 觀測這個(ge) 黑洞時，發現其信號仍在持續，而且變得更強。

       這一天文發現由中科院國家天文台高能天體(ti) 物理團組金馳川研究員主導，合作者包括英國杜倫(lun) 大學克裏斯·多恩教授和馬丁·伍德教授，研究成果論文近日在《英國皇家天文學會(hui) 月刊》發表。

       據成果論文第一作者兼通訊作者金馳川介紹，宇宙中存在大量的具有百萬(wan) 至上億(yi) 個(ge) 太陽質量的黑洞，但在黑洞周圍產(chan) 生X射線等高能輻射的周期性重複信號卻極少被發現，這種信號的周期攜帶了關(guan) 於(yu) 黑洞視界附近的物質尺度和結構的關(guan) 鍵信息。

       此前已知的一個(ge) 能夠產(chan) 生類似“心跳”信號的黑洞，是位於(yu) 銀河係旋臂內(nei) 編號為(wei) GRS 1915+105的小黑洞，其質量僅(jin) 為(wei) 12倍太陽，正快速從(cong) 旁邊一顆恒星吸收物質，並以67赫茲(zi) 左右“心率”產(chan) 生X射線“心跳”信號。

       如今這個(ge) 特殊的黑洞，是一個(ge) 距離地球6億(yi) 光年、200萬(wan) 倍太陽質量的超大質量黑洞，其編號為(wei) RE J1034+396。通過簡單的質量對比，天文學家估算出RE J1034+396的理論“心率”，和實測“心率”很一致。

       “這個(ge) 心跳信號非常美妙！它首次證明來自超大質量黑洞的這類周期性信號可以長期保持穩定。”金馳川說。

       2007年，科學家們(men) 利用歐洲空間局的XMM-牛頓衛星，首次發現這個(ge) 黑洞的X射線輻射具有1小時左右的周期性震蕩信號。2011年以後，由於(yu) 該黑洞的視線方向離太陽太近，對其“心跳”信號的監測也即停止。

       直到2018年，科學家們(men) 再次有機會(hui) 對這個(ge) 黑洞開展觀測。由金馳川領銜的研究團隊向歐空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開展聯合觀測，並於(yu) 2018年10月順利完成所有觀測任務。

       研究團隊後續經過詳細數據分析，最終確認RE J1034+396的X射線震蕩信號仍然存在，並且比10年前更強。這也是目前觀測到的超大質量黑洞“心跳”信號的最長持續時間。

       “這個(ge) ‘心跳’信號為(wei) 我們(men) 提供了深入研究其物理機製和起源的重要線索和絕佳機會(hui) 。RE J1034+396也可以成為(wei) 中國下一代X射線天文衛星，比如愛因斯坦探針衛星和eXTP衛星的重要觀測目標之一。”金馳川說。

       該成果論文合作者之一的克裏斯·多恩說：“我們(men) 目前的理解是，這種‘心跳’信號源自黑洞視界附近高溫物質的周期性結構變化過程。通過與(yu) GRS 1915+105這個(ge) 位於(yu) 銀河係內(nei) 部的小質量黑洞的對比，證明了雖然不同類型的黑洞質量差別可達數十萬(wan) 倍以上，但它們(men) 在一些特殊行為(wei) 的表現方麵卻非常類似。”

       記者了解到，金馳川領銜研究團隊正在對多顆衛星的數據進行深入分析，以期對該黑洞“心跳”信號的性質有更多了解，並與(yu) 銀河係內(nei) 的小質量黑洞作對比，從(cong) 而獲得對黑洞視界附近物理過程的更深刻理解。

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