愛因斯坦百年預言成真：天文學家首次“看見”黑洞扭曲時空

天文學家首次直接觀測到一個快速自旋的黑洞正在“拖拽”周圍的時空，使其出現可測量的周期性擺動，這一現象印證了愛因斯坦廣義相對論在一百多年前作出的關鍵預言。這一突破來自對一起恒星被黑洞撕裂的潮汐瓦解事件的長期監測，為科學界研究黑洞自轉、吸積盤結構以及噴流形成機制提供了全新窗口。

該項研究由中國科學院國家天文臺牽頭，卡迪夫大學等多家機構參與，觀測目標為代號 AT2020afhd 的潮汐瓦解事件——一顆恒星闖入超大質量黑洞的“死亡半徑”后被撕碎，其殘骸形成明亮的吸積盤，并噴射出接近光速的物質噴流。團隊通過分析該事件發出的 X 射線與射電信號，發現吸積盤和噴流都在發生同步擺動，且以約 20 天為一周期，顯示出一種穩定的協同“搖擺”節律。

研究指出，這種擺動正是廣義相對論預言的“倫斯-蒂林進動”（Lense–Thirring precession），又稱“參考系拖拽效應”：旋轉的黑洞會扭曲并拖拽周圍的時空，讓鄰近物質的軌道方向緩慢改變。此前，科學家主要通過間接方式推斷這一效應的存在，而此次是首次在黑洞吸積盤—噴流體系中直接捕捉到盤與噴流共同進動的清晰信號。

在這起事件中，被撕裂恒星的物質迅速落入黑洞周圍，構成高速旋轉的吸積盤，同時驅動沿黑洞自轉軸方向噴出的高能噴流。觀測顯示，盤與噴流并非穩定指向單一方向，而是在空間中整體“點頭”擺動，這種協同變化難以用傳統能量釋放起伏解釋，卻與時空被拖拽導致的進動特征高度吻合。

論文合作者、卡迪夫大學物理與天文學院的 Cosimo Inserra 表示，這項研究給出了迄今最有力的倫斯-蒂林進動證據，“就像一個旋轉的陀螺在水中攪動出漩渦一樣，黑洞在拖拽它周圍的時空”。他指出，與以往射電信號較為平穩的潮汐瓦解事件不同，AT2020afhd 的射電信號存在短期變化，無法簡單歸因于能量輸出波動，進一步強化了時空拖拽這一解釋。

為識別這一效應，科研團隊綜合利用了多臺望遠鏡的數據，包括 X 射線波段的空間望遠鏡和地面卡爾·詹斯基甚大天線陣（VLA）的射電觀測，同時對事件的電磁譜進行了詳細分析。光譜研究幫助科學家厘清吸積物質的成分與結構，從而在理論模型中檢驗盤—噴流系統的幾何構型與動力學行為是否與框架拖拽預言相符。

研究人員強調，這一發現不僅再一次驗證了廣義相對論在極端引力環境下的有效性，還為測量黑洞自旋、理解物質如何落入黑洞以及高能噴流如何形成提供了新工具。類似 AT2020afhd 這樣的潮汐瓦解事件，未來有望成為系統探測黑洞“時空漩渦”的天然實驗室，幫助人類進一步描繪宇宙中最極端天體的真實面貌。

相關成果已發表于 2025 年 12 月 10 日的《Science Advances》雜志，論文題為《Detection of disk-jet coprecession in a tidal disruption event》（潮汐瓦解事件中盤–噴流協同進動的探測）。研究團隊認為，隨著新一代多波段巡天與高靈敏度望遠鏡投入運行，人類有望在更多潮汐瓦解事件中捕捉到類似信號，系統性地描繪黑洞拖拽時空的“引力渦旋”。

編譯自/ScitechDaily