近日，中國科學(xué)院國家天文臺高能天體物理研究團組在活動星系核1H 0707-495的X射線輻射中發(fā)現(xiàn)了一個高頻準(zhǔn)周期振蕩信號。該研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在近期出版的美國《天體物理期刊通訊》（Astrophysics Journal Letter）上（潘海武，袁為民等, ApJL, 819, L19）。

　　X射線的準(zhǔn)周期振蕩最早發(fā)現(xiàn)于黑洞X射線雙星中。研究表明其產(chǎn)生機制應(yīng)該和黑洞附近的氣體動力學(xué)過程有關(guān)，可以提供黑洞的重要信息，如黑洞質(zhì)量及自旋。目前在一些黑洞X射線雙星中已經(jīng)觀測到顯著的高頻準(zhǔn)周期振蕩信號，該信號的頻率和黑洞質(zhì)量以及自旋的關(guān)系也引起了普遍關(guān)注。然而，在同樣是黑洞吸積系統(tǒng)的活動星系核中，卻鮮有高頻準(zhǔn)周期振蕩的發(fā)現(xiàn)。目前唯一一例被大家所公認的活動星系核X射線高頻準(zhǔn)周期振蕩發(fā)現(xiàn)于RE ‍J1034+396中（Gierliński et al 2008, Nature, 455, 369）。黑洞X射線雙星中的黑洞質(zhì)量在恒星量級，而活動星系核中心的黑洞都為超大質(zhì)量黑洞（一般在105-109M⊙之間）。高能天體物理研究團組之前曾利用目前已有的高頻準(zhǔn)周期振蕩探測源，發(fā)現(xiàn)由黑洞X射線雙星得到的準(zhǔn)周期振蕩頻率和黑洞質(zhì)量的關(guān)系可以從恒星級質(zhì)量黑洞區(qū)域延伸到超大質(zhì)量黑洞區(qū)域，并指出這個關(guān)系應(yīng)該是黑洞吸積系統(tǒng)的普遍尺度關(guān)系。然而，發(fā)現(xiàn)有準(zhǔn)周期振蕩信號的活動星系核非常稀少，僅有一例。因此，需要探測更多的活動星系核中的準(zhǔn)周期振蕩來驗證這一普遍關(guān)系，這也有助于探索黑洞附近高頻準(zhǔn)周期振蕩的起源。但是，在首個活動星系核中的高頻準(zhǔn)周期振蕩被發(fā)現(xiàn)之后的8年中，國際上有不少研究團隊努力在其他活動星系核中探測高頻準(zhǔn)周期振蕩，均無果而終。

　　為了在活動星系核中尋找到新的高置信度的高頻準(zhǔn)周期探測，國家天文臺研究人員利用XMM-Newton望遠鏡對一個窄線賽弗特1類型活動星系核樣本的X射線觀測數(shù)據(jù)，通過X射線光變的功率譜分析，系統(tǒng)地搜尋了它們的高頻準(zhǔn)周期振蕩信號。在活動星系核1H 0707–495的一次約100ks的觀測中，發(fā)現(xiàn)了顯著的高頻準(zhǔn)周期振蕩信號，其頻率約為2.6×10-4Hz，置信度高于99.99%（圖1）。同時，通過分析CTIO望遠鏡觀測得到的1H 0707–495的光學(xué)光譜，并利用維里方法得到其中心黑洞質(zhì)量約為5.2×106M⊙。1H 0707-495的高頻準(zhǔn)周期振蕩信號很好地符合了此前由高能天體物理研究團組提出的恒星級質(zhì)量黑洞到超大質(zhì)量黑洞這個跨越了六七個量級的區(qū)間內(nèi)都成立的普遍尺度關(guān)系（圖2），這是對普遍尺度關(guān)系再一次強有力的驗證。該研究還對目前有高頻準(zhǔn)周期振蕩信號的恒星級質(zhì)量黑洞和超大質(zhì)量黑洞進行了分析，發(fā)現(xiàn)高頻準(zhǔn)周期振蕩傾向于出現(xiàn)在具有高吸積率的吸積系統(tǒng)中，此發(fā)現(xiàn)將有助于相關(guān)理論模型的限制。

　　圖1 1H 0707-495的功率譜，在2.6×10-4Hz處的峰值即為尋找到的高頻準(zhǔn)周期振蕩信號，虛線為通過蒙特卡洛模擬得到的99.99%的置信度對應(yīng)的信號強度。 

　　圖2 高頻準(zhǔn)周期振蕩頻率和中心黑洞質(zhì)量關(guān)系。實線為從左上角的三個X射線雙星得出的普遍尺度關(guān)系并外推到超大質(zhì)量黑洞的范圍，1H 0707–495出現(xiàn)在右下角五角星標(biāo)記處。虛線和點線分別為利用3:2的共振模型計算得到的自旋為零和極大時對應(yīng)的情況。