“黑洞”是宇宙中最神秘的天體之一，長久以來一直以“只進不出，貪得無厭”的形象示人，并被冠以“太空中最自私怪物”的頭銜。隨著科學的發(fā)展，人們對黑洞的認識逐漸加深，發(fā)現(xiàn)這個“神秘的怪物”絕非只進不出，有時還十分“慷慨”。

北京時間今天凌晨，《自然》雜志公布了一項中國科學家的重大發(fā)現(xiàn)。中國科學院大學天文與空間科學學院教授、國家天文臺研究員劉繼峰帶領(lǐng)團隊在國際上首次從超軟X射線源發(fā)現(xiàn)相對論性高速噴流，打破了天文學界以往的認知，揭示了黑洞吸積和噴流形成的新方式。《自然》雜志對這項成果進行了高度評價，認為此項工作是2015年度天文學領(lǐng)域最重要的五大發(fā)現(xiàn)之一。

三張小圖從上至下分別為：錢德拉望遠鏡X射線照片、NASA斯皮策空間望遠鏡紅外線照片、哈勃空間望遠鏡可見光照片。 大圖為三張望遠鏡照片合成圖。（圖片提供者：國家天文臺白宇）

劉繼峰教授告訴記者，黑洞在吞噬物質(zhì)后會形成噴流，從而“吐”出一些物質(zhì)，這一“脾性”早已被證實。然而此前的研究僅從硬X射線源中發(fā)現(xiàn)過相對論性高速噴流，相當于黑洞沒有“吃飽”，吐出的僅僅是輕子分位的物質(zhì)。此次從超軟X射線源發(fā)現(xiàn)相對論性高速噴流，表明黑洞一旦吞噬過量“吃飽了”，會吐出重子分位的物質(zhì)。這項成果為天文學家理解黑洞吸積與噴流形成打開了一扇新的窗口。“在超軟X射線源中發(fā)現(xiàn)相對論性噴流出乎所有人的意料，這改寫了我們對超軟X射線源的本質(zhì)和噴流形成的認知。”美國科學院院士、英國皇家學會院士、哈佛大學終身教授瑞馬什·納瑞安評論說，“它的觀測特征和人們對黑洞處于極高吸積率態(tài)的猜想及新近的數(shù)值模擬結(jié)果相符合，生動展示了黑洞過量吞噬物質(zhì)時產(chǎn)生高速重子噴流和濃密的吸積盤風的情況。”能發(fā)現(xiàn)這一令全世界天文學家“出乎意料”的成果，劉繼峰教授笑言有些“歪打正著”。“超軟X射線源過去甚至不被認為是黑洞。我們用望遠鏡觀測到后只是想去研究超軟X射線源本身，沒想到在光譜中意外發(fā)現(xiàn)了一條不認識的譜線。經(jīng)過數(shù)年的思考與新的觀測，才確定為高度藍移的氫元素發(fā)射線，得出了其中存在相對論性重子噴流，改變了大家對黑洞的認知。”他說。國家天文臺臺長、中國科學院大學天文與空間科學學院院長嚴俊表示，這項工作是劉繼峰團隊繼2013年11月在《自然》雜志上發(fā)表X射線極亮源的研究成果后，在黑洞研究領(lǐng)域的又一突破性的重大天文發(fā)現(xiàn)。黑洞在吞噬物質(zhì)的過程中有時也會產(chǎn)生向外的噴流。黑洞如何吞噬物質(zhì)及噴流如何形成是天體物理學中的重大前沿問題。劉繼峰領(lǐng)導的團隊利用世界上最大的光學望遠鏡——西班牙的GTC十米望遠鏡和美國的Keck十米望遠鏡，對千萬光年之外的旋渦星系M81中的極亮超軟X射線源進行了光譜監(jiān)測研究，首次發(fā)現(xiàn)其光譜中具有高度藍移的氫元素發(fā)射線，揭示了該系統(tǒng)中存在速度達到0.2倍光速的相對論性重子噴流。

近年來我國天文學家不斷在《自然》等雜志發(fā)表重要科學成果，表明了我國天文學整體研究水平的逐步提升和巨大潛力。