黑洞在吞噬物质的过程中有时也会产生向外的喷流。黑洞如何吞噬物质及喷流如何形成是天体物理学中的重大前沿问题。刘继峰领导的团队利用世界上最大的光学望远镜——西班牙的GTC十米望远镜和美国的Keck十米望远镜,对千万光年之外的旋涡星系M81中的极亮超软X射线源进行了光谱监测研究,首次发现其光谱中具有高度蓝移的氢元素发射线,揭示了该系统中存在速度达到0.2倍光速的相对论性重子喷流。

黑洞吸积物质并产生高速物质喷流和吸积盘风的艺术想象图(北京天文馆喻京川创作)。

这项研究为天文学家理解黑洞吸积与喷流形成打开了一面新的窗口。此前天文学家普遍认为黑洞吞噬物质后不能产生超软X射线谱态,且只有在X射线低硬谱态或甚高谱态下才会产生相对论性喷流。“在超软X射线源中发现相对论性喷流出乎所有人的意料,这改写了我们对超软X射线源的本质和喷流形成的认知。”美国科学院院士、英国皇家学会院士、哈佛大学终身教授Remash Narayan评论说,“而它的观测特征和人们对黑洞处于极高吸积率态的猜想及新近的数值模拟结果相符合,生动展示了黑洞过量吞噬物质时产生高速重子喷流和浓密的吸积盘风的情况。”

国家天文台台长、中国科学院大学天文与空间科学学院院长严俊表示,这项工作是刘继峰团队继2013年11月在《自然》杂志上发表X射线极亮源的研究成果后,在黑洞研究领域的又一突破性的重大天文发现。近年来我国天文学家不断在《自然》等杂志发表重要科学成果,表明了我国天文学整体研究水平的逐步提升和巨大潜力。