科学家捕捉到黑洞“进食的餐盘”被扭曲的罕见景象
由中国科学院上海天文台领衔的科研团队,利用东亚VLBI网(EAVN)对微类星体GRS 1915+105进行了高分辨率观测,发现其连续喷流与离散喷流的方向存在显著差异,且离散喷流的速度远低于此前报道的接近光速的水平——仅约0.35倍光速(如图1所示)。该天体曾因视超光速喷流现象而闻名。结合该微类星体当前处于X射线遮蔽阶段,研究团队通过数值模拟与理论分析认为,黑洞的吸积盘(即“进食的餐盘”)可能受到一颗大质量三体天体的潮汐力作用而发生偏转。离散喷流沿吸积盘的法线方向喷出,因而方向改变;而靠近黑洞的内盘则受巴丁-佩特森(Bardeen-Petterson)效应等作用被快速拉回,与黑洞自旋方向对齐,因此连续喷流的方向与长期观测到的喷流在天空投影方向(方位角,约147°)保持一致。该成果于2026年3月25日在线发表于天文学期刊《天体物理学杂志通讯》(The Astrophysical Journal Letters)。

图1. 微类星体GRS1915+105的连续喷流和离散喷流出现在不同的方位角(Jiang et al. 2026)
微类星体是由一颗恒星级黑洞或中子星与一颗普通恒星组成的双星系统。GRS 1915+105是其中著名的黑洞微类星体,自1992年发现以来,其喷流方向长期稳定在方位角147°附近。2023年4月,在该天体的射电爆发期间,研究人员利用东亚VLBI网在6.7 GHz图像中分辨出双向离散喷流,同时在43 GHz图像中探测到中心连续喷流。结果显示,连续喷流仍与长期方向(约147°)吻合,而离散喷流却出现在约188°的方位上,偏离连续喷流方向40°多。在2023年9月下旬的又一次爆发中,同样观测到了类似的方位角偏离。

图2. 微类星体GRS1915+105中扭曲的黑洞吸积盘与喷流示意图(由nano banana生成)
如此显著且重复出现的方位角偏离,结合X射线遮蔽的观测事实,表明吸积盘发生了扭曲。数值模拟显示,一大质量天体从附近掠过该微类星体系统,足以使黑洞吸积盘的角度偏转,导致吸积盘法线方向显著偏离黑洞自转轴方向。已有的磁流体动力学模拟表明,这种偏离容易引发吸积盘扭曲甚至撕裂。当这些翘曲的盘块物质向内传播时,可能从其局部自转轴方向发射出离散的抛射物,靠近黑洞的内盘则因巴丁-佩特森效应或磁-自旋对齐作用,与黑洞自旋保持一致(如图2)。
该研究不仅揭示了GRS1915+105在遮蔽阶段的独特物理过程,为理解黑洞吸积系统在不同状态下的喷流形成机制提供了重要线索,尤其为厘清连续喷流与离散喷流的本质差异提供了新的观测证据,也为解释X射线双星、变脸活动星系核等天体的瞬变现象提供了新思路。该工作主要由上海天文台与新疆天文台合作完成,得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的支持。
论文链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae5186
科学联系人:
闫 震 zyan@shao.ac.cn
沈志强 zshen@shao.ac.cn
附件下载:

