6億光年外超大質量黑洞的規律“心跳”，我們“聽”到啦

宇宙中存在大量具有百萬至上億個太陽質量的黑洞。電影《星際穿越》裏的“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會被黑洞的引力所俘獲，在逐漸落入黑洞的過程中形成一個圓盤狀的結構，並在黑洞周圍很小的空間裏釋放大量的能量，從而產生很強的高能輻射，比如X射線。這種週期性重複信號攜帶了關於黑洞視界附近的物質尺度和結構的關鍵信息，十分神秘，極少被發現。

十幾年前，天文學家首次發現來自一個超大質量黑洞的X射線準週期震盪信號——“黑洞的心跳“。十幾年後，中國科學院國家天文台高能天體物理團組金馳川研究員與英國杜倫大學Chris Done教授和Martin Ward教授的合作團隊日前再次觀測這個黑洞時，發現這個信號仍在持續。

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2百萬個太陽質量的超大質量黑洞。2007年，科學家們利用歐洲宇航局的XMM-牛頓衞星，首次發現這個黑洞的X射線輻射具有一小時左右的週期性震盪信號。2011年以後，由於該黑洞的視線方向離太陽太近，對其心跳信號的監測也停止了。

直到2018年，科學家們再次有機會對這個黑洞開展觀測。金馳川研究員和研究團隊夥伴向歐洲宇航局和美國宇航局申請使用XMM-牛頓衞星、“核光譜望遠鏡陣列(NuSTAR)”衞星和“雨燕(Swift)”衞星，對RE J1034 396開展聯合觀測，並於2018年10月順利完成了所有觀測任務。經過詳細的數據分析，該團隊最終確認，RE J1034 396的X射線震盪信號仍然存在！並且比10年前更強了！這是目前觀測到的超大質量黑洞心跳信號的最長持續時間。

此前已知的唯一一個能夠產生類似心跳信號的黑洞，是一個位於銀河系旋臂內，被稱為GRS 1915 105的小黑洞。不過該黑洞的質量僅為12個太陽質量，正快速地從其旁邊的一顆恆星吸收物質，並以67赫茲左右的”心率“產生X射線心跳信號。

金馳川表示，這個心跳信號非常美秒！它首次證明來自超大質量黑洞的這類週期性信號可以長期保持穩定，併為我們提供了深入研究其物理機制和起源的重要線索和絕佳機會。RE J1034 396也可以成為我國下一代X射線天文衞星的重要觀測目標。

研究團隊的成果論文近日已經發表於知名國際天文學期刊《英國皇家天文學會月刊》。目前，研究團隊正對多顆衞星的數據進行深入分析，以期對該心跳信號的性質有更多瞭解，並與銀河系內的小質量黑洞作對比，從而獲得對黑洞視界附近的物理過程的更深刻理解。