原标题:“中国天眼”揭秘黑洞脉搏 武大团队合作最新研究成果发表于《自然》
历时3年高精度监测,穿过茫茫宇宙杂音,中国科学家利用“中国天眼”FAST,国际首次发现黑洞射电辐射脉搏。7月27日凌晨,武汉大学天文学系教授王伟团队与中国科学院国家天文台合作的研究成果,发表于国际科学期刊《自然》,该研究揭示了黑洞喷流的复杂动力学特性。
微类星体是银河系内由一颗中子星或黑洞与一颗普通恒星组成的双星系统,中子星或黑洞吸积恒星的物质产生高温的吸积盘及相对论性的喷流,在观测上表现为间歇性或长期变化的X射线和射电辐射,是研究强引力场和相对论物理的宇宙天然实验室。GRS 1915+105是一颗著名的微类星体,含有一个快速旋转的黑洞,并观测到视超光速运动的射电喷流,是研究极端高能物理过程的重要样本。自发现起30多年来,该黑洞一直具有丰富的X射线光变特征和间歇性射电喷流,但黑洞喷流的动力学和快速光变的起源依然不清楚。
王伟介绍,中国天眼FAST是一个拥有500米口径的球面射电望远镜,2020至2022年期间,团队首次对上述黑洞展开高时间精度的射电连续谱光变监测,“我们的采样时间达49微秒,这意味着能够捕捉来自黑洞的更多细节。”利用FAST高采样和探测灵敏度优势,团队在2021年1月和2022年6月的两次观测中,均发现黑洞存在微弱的射电脉搏,脉搏周期约为0.2秒。王伟解释,在排除了来自人造卫星和地球等噪声干扰后,来自黑洞的脉搏波形平缓,“像海浪一般涨落”,但周期不稳定,大部分时间无法探测,因此称之为准周期振荡。
该合作研究成果中,武汉大学田鹏夫、张平、王伟教授及国家天文台王培博士是共同第一作者,王伟教授和美国内华达大学张冰教授是共同通讯作者。据了解,这一成果是国际首次观测到微类星体中亚秒级的低频射电准周期振荡的现象,并揭示黑洞系统的该准周期振荡现象与相对论性喷流直接相关。此次黑洞射电辐射脉搏的发现,对于揭示致密天体相对论性射电喷流的起源与动力学过程具有重要科学意义,将打开黑洞射电观测和理论研究的新思路。
“黑洞中还存在着更多的未解之谜,希望今后通过更多观测和科学探索,进一步了解黑洞、探秘太空。”王伟说。(记者田佩雯、通讯员武柳青、实习生骆雲)