英国卡迪夫大学科学家首次观测黑洞时空漩涡现象

一组长期致力于搜寻宇宙中最神秘现象的科学家们，收到了来自宇宙的一份珍贵“礼物”。

他们的研究成果今日发表于《科学·进展》杂志，首次报告了由高速旋转黑洞引发的时空漩涡现象。这一过程被称为“伦斯-蒂林进动”或“参考系拖曳”，描述了黑洞如何扭曲周围时空，拖拽邻近的天体——例如恒星——并使其轨道发生周期性摆动。

研究团队由中国科学院国家天文台主导，并获卡迪夫大学支持，研究对象为潮汐瓦解事件 AT2020afhd。该事件中，一颗恒星被超大质量黑洞的引力撕裂。恒星的残骸围绕黑洞形成旋转的吸积盘，并从中喷发出接近光速的物质喷流。

通过分析X射线与射电信号的规律性变化，研究团队观测到吸积盘与喷流每20天同步摆动一次。这一现象最初由爱因斯坦于1913年提出设想，后由伦斯与蒂林于1918年建立数学模型，如今终于被实际观测所证实，从而验证了广义相对论的重要预测，也为科学家研究黑洞自转、吸积物理及喷流形成机制开辟了新途径。

卡迪夫大学物理与天文学院的高级讲师、本文合著者之一科西莫·因塞拉博士指出：“我们的研究揭示了迄今最强的伦斯-蒂林进动证据——黑洞如同旋转的陀螺拖动周围水流形成漩涡一般，拖动着周围的时空结构。”

“这对物理学界而言是一份真正的礼物，我们不仅证实了一个历时逾百年的理论预测，这些观测还深化了我们对潮汐瓦解事件本质的理解——即当恒星被黑洞极端引力撕裂时发生的完整过程。”

他进一步说明：“与之前研究的具有稳定射电信号的潮汐瓦解事件不同，AT2020afhd 的信号呈现短期变化，这种变化无法仅由黑洞及其周围组件的能量释放来解释。这进一步支持了参考系拖曳效应的存在，并为探测黑洞特性提供了新方法。”

研究团队利用尼尔·格雷尔斯雨燕天文台的X射线数据，以及卡尔·G·扬斯基甚大阵的射电观测数据，成功识别出这一拖曳效应。通过对事件中物质成分、结构及性质的跨波段综合分析，他们得以在电磁波谱上全面描述并确认这一物理过程。

因塞拉博士解释道：“通过揭示黑洞能够拖曳时空并产生这种进动效应，我们正逐步理解其背后的力学机制。类比而言，正如带电物体旋转时会产生磁场，一个巨大且旋转的黑洞同样会产生一种‘引力磁场’，进而影响附近恒星及其他宇宙天体的运动轨迹。”

这一突破不仅巩固了广义相对论的理论框架，也为未来探索极端引力环境下的天体物理过程提供了关键观测依据。