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十幾年前，天文學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)來自一個超大質(zhì)量黑洞的X射線準(zhǔn)周期震蕩信號——“黑洞的心跳“。十幾年后，當(dāng)天文學(xué)家再次有機(jī)會觀測這個黑洞時，發(fā)現(xiàn)這個信號仍在持續(xù)。這項研究工作由國家天文臺高能天體物理團(tuán)組主導(dǎo)，合作者包括英國杜倫大學(xué)研究團(tuán)隊，相關(guān)成果6月10日發(fā)表于《英國皇家天文學(xué)會月刊》。

這個特殊的黑洞被命名為RE J1034+396,是一個距離地球6億光年，具有2百萬個太陽質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞。2007年，科學(xué)家們利用歐洲宇航局的XMM-牛頓衛(wèi)星，首次發(fā)現(xiàn)這個黑洞的X射線輻射具有一小時左右的周期性震蕩信號。2011年以后，由于該黑洞的視線方向離太陽太近，對其心跳信號的監(jiān)測也停止了。直到2018年，科學(xué)家們再次有機(jī)會對這個黑洞開展觀測。研究團(tuán)隊向歐洲宇航局和美國宇航局申請使用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開展聯(lián)合觀測，并于2018年10月順利完成了所有觀測任務(wù)。經(jīng)過詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析，該團(tuán)隊最終確認(rèn)，RE J1034+396的X射線震蕩信號仍然存在，并且比10年前更強(qiáng)了!這是目前觀測到的超大質(zhì)量黑洞心跳信號的最長持續(xù)時間。

央視

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宇宙中存在大量的具有百萬至上億個太陽質(zhì)量的黑洞。電影《星際穿越》里的“卡剛圖雅”黑洞就是這樣一個大黑洞。漂浮在星際空間中的物質(zhì)會被黑洞的引力所俘獲，在逐漸落入黑洞的過程中，會形成一個圓盤狀的結(jié)構(gòu)，并在黑洞周圍很小的空間里釋放大量的能量，從而產(chǎn)生很強(qiáng)的高能輻射，比如X射線。但是，這種高能輻射的周期性重復(fù)信號卻極少被發(fā)現(xiàn)。這種信號的周期攜帶了關(guān)于黑洞視界附近的物質(zhì)尺度和結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵信息。

據(jù)了解，目前已知的一個能夠產(chǎn)生類似心跳信號的黑洞，是一個位于銀河系旋臂內(nèi)，被稱為GRS 1915+105的小黑洞。該黑洞的質(zhì)量僅為12個太陽質(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。通過簡單的質(zhì)量對比，科學(xué)家們估算了RE J1034+396的“理論心率”，發(fā)現(xiàn)和“實測心率”很一致。

論文第一作者兼通訊作者金馳川研究員表示：“這個心跳信號非常美秒!它首次證明來自超大質(zhì)量黑洞的這類周期性信號可以長期保持穩(wěn)定，并為我們提供了深入研究其物理機(jī)制和起源的重要線索和絕佳機(jī)會。RE J1034+396也可以成為我國下一代X射線天文衛(wèi)星，比如愛因斯坦探針等衛(wèi)星的重要觀測目標(biāo)之一。

目前，該研究團(tuán)隊正對多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，以期對該心跳信號的性質(zhì)有更多了解，并與銀河系內(nèi)的小質(zhì)量黑洞作對比，從而獲得對黑洞視界附近的物理過程的更深刻理解。

帥俊全/央視新聞