爱因斯坦百年预言成真：天文学家首次“看见”黑洞扭曲时空

天文学家首次直接观测到一个快速自旋的黑洞正在“拖拽”周围的时空，使其出现可测量的周期性摆动，这一现象印证了爱因斯坦广义相对论在一百多年前作出的关键预言。这一突破来自对一起恒星被黑洞撕裂的潮汐瓦解事件的长期监测，为科学界研究黑洞自转、吸积盘结构以及喷流形成机制提供了全新窗口。

该项研究由中国科学院国家天文台牵头，卡迪夫大学等多家机构参与，观测目标为代号 AT2020afhd 的潮汐瓦解事件——一颗恒星闯入超大质量黑洞的“死亡半径”后被撕碎，其残骸形成明亮的吸积盘，并喷射出接近光速的物质喷流。团队通过分析该事件发出的 X 射线与射电信号，发现吸积盘和喷流都在发生同步摆动，且以约 20 天为一周期，显示出一种稳定的协同“摇摆”节律。

研究指出，这种摆动正是广义相对论预言的“伦斯-蒂林进动”（Lense–Thirring precession），又称“参考系拖拽效应”：旋转的黑洞会扭曲并拖拽周围的时空，让邻近物质的轨道方向缓慢改变。此前，科学家主要通过间接方式推断这一效应的存在，而此次是首次在黑洞吸积盘—喷流体系中直接捕捉到盘与喷流共同进动的清晰信号。

在这起事件中，被撕裂恒星的物质迅速落入黑洞周围，构成高速旋转的吸积盘，同时驱动沿黑洞自转轴方向喷出的高能喷流。观测显示，盘与喷流并非稳定指向单一方向，而是在空间中整体“点头”摆动，这种协同变化难以用传统能量释放起伏解释，却与时空被拖拽导致的进动特征高度吻合。

论文合作者、卡迪夫大学物理与天文学院的 Cosimo Inserra 表示，这项研究给出了迄今最有力的伦斯-蒂林进动证据，“就像一个旋转的陀螺在水中搅动出漩涡一样，黑洞在拖拽它周围的时空”。他指出，与以往射电信号较为平稳的潮汐瓦解事件不同，AT2020afhd 的射电信号存在短期变化，无法简单归因于能量输出波动，进一步强化了时空拖拽这一解释。

为识别这一效应，科研团队综合利用了多台望远镜的数据，包括 X 射线波段的空间望远镜和地面卡尔·詹斯基甚大天线阵（VLA）的射电观测，同时对事件的电磁谱进行了详细分析。光谱研究帮助科学家厘清吸积物质的成分与结构，从而在理论模型中检验盘—喷流系统的几何构型与动力学行为是否与框架拖拽预言相符。

研究人员强调，这一发现不仅再一次验证了广义相对论在极端引力环境下的有效性，还为测量黑洞自旋、理解物质如何落入黑洞以及高能喷流如何形成提供了新工具。类似 AT2020afhd 这样的潮汐瓦解事件，未来有望成为系统探测黑洞“时空漩涡”的天然实验室，帮助人类进一步描绘宇宙中最极端天体的真实面貌。

相关成果已发表于 2025 年 12 月 10 日的《Science Advances》杂志，论文题为《Detection of disk-jet coprecession in a tidal disruption event》（潮汐瓦解事件中盘–喷流协同进动的探测）。研究团队认为，随着新一代多波段巡天与高灵敏度望远镜投入运行，人类有望在更多潮汐瓦解事件中捕捉到类似信号，系统性地描绘黑洞拖拽时空的“引力涡旋”。

编译自/ScitechDaily