近日，安徽師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院舒新文研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了中等質(zhì)量黑洞吞噬恒星發(fā)出的X射線準(zhǔn)周期振蕩信號(hào)。這是天體物理學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)該類現(xiàn)象，提供了宇宙中存在中等質(zhì)量黑洞的關(guān)鍵證據(jù)。該研究成果2月28日在線發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《自然·天文學(xué)》（Nature Astronomy），主要合作者包括中山大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、以及廣州大學(xué)的科研人員。

       黑洞是廣義相對(duì)論預(yù)言的奇妙天體，具有獨(dú)特的時(shí)空結(jié)構(gòu)，存在視界面，即進(jìn)入視界面的所有物質(zhì)包括光線都無(wú)法逃脫并最終落入奇點(diǎn)。英國(guó)牛津大學(xué)彭羅斯教授因?yàn)楹诙雌纥c(diǎn)的理論研究成就獲得2020年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。目前已知的黑洞大致分為兩大類：第一類是大質(zhì)量恒星死亡后遺留的產(chǎn)物，質(zhì)量在幾倍到幾十倍太陽(yáng)質(zhì)量之間，稱作恒星級(jí)黑洞；另一類質(zhì)量為太陽(yáng)的百萬(wàn)倍以上，稱為超大質(zhì)量黑洞，一般位于星系的核心。介于黑洞質(zhì)量譜系間隙的中等質(zhì)量黑洞雖被理論預(yù)言為超大質(zhì)量黑洞演化的“種子”，卻缺乏可靠的觀測(cè)證據(jù)。如何尋找和探測(cè)中等質(zhì)量黑洞這一特殊族群是當(dāng)今物理學(xué)和天文學(xué)最重要的前沿問(wèn)題之一。

       研究團(tuán)隊(duì)鎖定一例特殊的中等質(zhì)量黑洞潮汐瓦解恒星事件候選體，通過(guò)分析歐洲空間局XMM-Newton衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，在其X射線輻射中探測(cè)到周期約85秒的準(zhǔn)周期性振蕩信號(hào)，這是黑洞等致密天體吸積活動(dòng)的獨(dú)特輻射特征。結(jié)合X射線能譜分析，研究人員推算出該黑洞質(zhì)量介于9900至16000倍太陽(yáng)質(zhì)量，屬于典型的中等質(zhì)量黑洞范疇，并進(jìn)一步估算其自旋介于0.26-0.36之間。

       該項(xiàng)研究首次通過(guò)探測(cè)黑洞潮汐瓦解恒星事件的X射線準(zhǔn)周期性振蕩信號(hào)，提供了中等質(zhì)量黑洞存在的關(guān)鍵觀測(cè)證據(jù)，填補(bǔ)了黑洞質(zhì)量譜系研究的關(guān)鍵缺環(huán)。該發(fā)現(xiàn)不僅為理解中等質(zhì)量黑洞的物理性質(zhì)提供了關(guān)鍵信息，也為未來(lái)利用潮汐瓦解恒星事件的X射線時(shí)變和能譜分析（例如我國(guó)天關(guān)衛(wèi)星的觀測(cè)）進(jìn)一步探測(cè)和研究中等質(zhì)量黑洞奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

       據(jù)悉，這是該團(tuán)隊(duì)繼2020年在《自然·通訊》發(fā)表雙黑洞潮汐撕裂恒星的成果后，在天體物理黑洞研究領(lǐng)域又一重大突破，也是我校首次在《自然·天文學(xué)》發(fā)表論文。論文的第一作者為博士研究生張文杰（現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)博士后），舒新文教授與青年教師孫鹿鳴博士為共同通訊作者，安徽師范大學(xué)為第一作者和唯一通訊作者單位。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目SKA專項(xiàng)的支持。

      《自然·天文學(xué)》論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41550-025-02502-0

左圖為中等質(zhì)量黑洞所在星系的光學(xué)圖像, 來(lái)自Lin et al. (2020, ApJL, 892, 25)。中圖為中等質(zhì)量黑洞撕裂恒星的藝術(shù)想象圖，以及實(shí)際觀測(cè)的X射線準(zhǔn)周期光變信號(hào)。右圖為光變信號(hào)對(duì)應(yīng)的功率密度譜。

新聞鏈接：https://www.ahnu.edu.cn/info/1104/124270.htm

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