科學家觀察到一場戲劇性的宇宙爆發,確認了超過一世紀前愛因斯坦在相對論工作中首次探討的預測。一個全球團隊檢測到了環繞快速自轉黑洞的時空扭曲的首個明確跡象,為理解廣義相對論中最難以捉摸的效應之一提供了珍貴的見解。
這項研究以 AT2020afhd 為中心,這是一個潮汐擾動事件,其中一個超大質量黑洞撕裂了一顆恆星。恆星的殘骸形成了一個明亮的圓盤,物質噴流以接近光速向外發射。團隊跟踪了來自該事件的無線電和 X 射線信號的周期性變化,這些信號每 20 天重複一次,並且同步移動,顯示圓盤和噴流同時搖擺。這種搖擺指向 Lense–Thirring 順序,即自轉黑洞對時空的扭曲。
來自卡迪夫大學的科西莫·因塞拉博士表示,團隊捕捉到了 Lense-Thirring 順序的最有力證據。他指出,這種行為符合長期預測的效應,即自轉黑洞以緩慢的螺旋方式拖動周圍的時空。因塞拉補充道,這一發現還加深了對黑洞如何撕裂恆星的理解,觀察結果幫助揭示了潮汐擾動事件內部的條件以及塑造這一事件的力量。
該事件的無線電信號與早期類似事件的觀察結果有所不同。因塞拉表示,這些信號變化迅速,而不是保持穩定,並指出團隊無法將這些變化與黑洞周圍的正常能量流聯系起來。他表示,這增強了他們的解釋,並指出這是一種新的研究黑洞行為的方法。因塞拉將這些變化的信號描述為對拖動效應的進一步確認,也是研究自旋和吸積的有前景工具。
為了分析這一事件,團隊將來自 NASA Swift 天文台的 X 射線數據與來自超大天線陣列的無線電測量結合起來。他們還使用光譜學檢查了黑洞附近的物質,以確定其結構和組成。這些綜合證據與理論預測的一致性顯示時空被拉入搖擺的現象。
因塞拉表示,這一觀察揭示了極端重力如何塑造自轉黑洞周圍的環境。他將這一效應比作一個旋轉物體產生的場,指出黑洞產生的重力磁場影響著附近的恆星和物質。他使用了原始比喻的一小部分,形容這一檢測提醒人們深空中複雜力量的運作。這一發現強調了科學家在持續追踪這些稀有宇宙事件時仍有很多未被揭示的知識。
因塞拉補充道,這一發現突顯了仍在等待被識別的各種非凡物體。這一結果反映了天文學家觀測宇宙的詳細能力日益增長,並認識到自然所產生的許多變化和特徵。這一觀察也完成了現代物理學中的一個長期弧線,為愛因斯坦早期工作中首次勾勒的概念提供了現實世界的確認,並且現在被宇宙中最具破壞性的事件之一所照亮。這項研究發表在《科學進展》期刊上。




