在距离地球6亿光年外,有一个相当于200万个太阳质量的超大质量黑洞——RE J1034+396。相比于其他黑洞,它拥有的一个罕见特征——拥有大约每小时一次的“心跳”。2007年,天文学家利用欧洲航天局的XMM-牛顿卫星在广阔宇宙中首次注意到它的“心跳”。这样的“心跳”有一个专业名称——X射线准周期振荡。
在此之后,科学家又对它进行了3年的持续观测,但到了2011年,由于太阳的遮挡,人们不得不与它“告别”,对RE J1034+396“心跳”的监测中止了。
直到2018年,RE J1034+396再次出现在中国国家天文台、英国杜伦大学研究团队的视野中。
他们也特别珍惜这次“久别重逢”,特地向欧洲航天局和美国航空航天局申请使用XMM-牛顿卫星、“核光谱望远镜阵列”卫星和“雨燕”卫星来观测RE J1034+396。这次,他们又有了一个惊人的发现:RE J1034+396不仅还在跳动,它的“心跳”信号更强了。这也是目前观测到的超大质量黑洞心跳信号的最长持续时间。最近,《英国皇家天文学会月刊》发表了他们的这一研究。
值得一提的是,已经探测到的黑洞X射线准周期振荡非常罕见。另外两个具有“心跳”的黑洞,分别是于2011年发现,位于银河系旋臂内的小黑洞GRS1915+105;以及2016年由中国国家天文台在活动星系核1H 0707-495的X射线辐射中发现的高频准周期振荡信号。
这些令人惊喜的发现,也引出了一系列问题:黑洞的“心跳”是怎么产生的,是什么原因让它变得更强烈?
此前的研究认为,黑洞的“心跳”应该和其附近的气体动力学过程相关。黑洞的吸积盘会不断吸引周围的物质,周围物质在接近黑洞时,会释放大量能量,产生X射线。X射线的周期性振荡,则可能源自事件视界附近高温物质的周期性结构变化。而关于黑洞“心跳”的具体原因,还有待进一步探究。
论文通讯作者,国家天文台的金驰川研究员表示,这一信号首次证明来自超大质量黑洞的周期性信号可以长期保持稳定,并为我们提供了深入研究其物理机制和起源的重要线索和绝佳机会。