百年預言成真！天文學家首度在撕星事件中看見黑洞拖動時空

記者林育如／編譯

天文學家近日公布一項突破性研究成果，在一場恆星遭超大質量黑洞撕裂吞噬的宇宙事件中，觀測到與「倫塞–薩林進動」（Lense–Thirring precession）相符的規律性變化，為旋轉黑洞能夠拖曳時空的理論預測提供迄今最具說服力的觀測證據。相關研究已於12月10日發表於國際期刊《Science Advances》。

倫塞–薩林進動源自愛因斯坦（Albert Einstein）1915年提出的廣義相對論。該理論指出，質量會使時空彎曲，而當極度致密且快速旋轉的天體存在時，將進一步帶動周圍時空產生「拖曳」效應。1918年，奧地利物理學家約瑟夫．倫塞（Josef Lense）與漢斯．薩林（Hans Thirring）首次在理論上描述此現象，但由於觀測條件極為嚴苛，相關證據長期難以取得。

研究團隊將分析焦點放在一場潮汐瓦解事件（Tidal Disruption Event, TDE），代號AT2020afhd。當一顆恆星過度接近超大質量黑洞時，強大的潮汐力會將恆星拉長並撕裂，其殘餘物質形成圍繞黑洞旋轉的吸積盤，部分物質則在強磁場作用下，沿黑洞自轉軸方向噴射，形成高速等離子體噴流。

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研究人員利用美國太空總署（NASA）的尼爾．格雷爾斯．史威夫特天文台（Neil Gehrels Swift Observatory）進行X射線觀測，並結合地面卡爾．G．詹斯基甚大天線陣列（Karl G. Jansky Very Large Array, VLA）的無線電資料，發現AT2020afhd的輻射訊號呈現約20天為週期的規律變化。該變化同時出現在吸積盤與噴流的觀測訊號中，顯示兩者可能正在同步進動。

研究團隊成員、英國卡迪夫大學（Cardiff University）的天文物理學家科西莫．因塞拉（Cosimo Inserra）指出，這類短時間尺度的變化無法以傳統黑洞能量釋放模型解釋，經由數值模擬與分析後，研究團隊確認其最可能成因為旋轉黑洞引發的時空拖曳效應。

研究指出，此次成果不僅支持廣義相對論的關鍵預測，也提供一種全新觀測途徑，可用於探測超大質量黑洞的自轉性質、吸積過程，以及潮汐瓦解事件中噴流的形成機制。研究人員認為，未來透過更多類似觀測，將有助於進一步揭示黑洞周圍極端物理環境的運作方式，深化人類對時空與重力本質的理解。

資料來源：Space.com、Science News Today