近日，中國科學(xué)院國家天文臺高能天體物理研究團(tuán)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(jī)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(rèn)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(tuán)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(yàn)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(tuán)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(yuǎn)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(yuǎn)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(tuán)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(qiáng)有力的驗(yàn)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(jìn)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(qiáng)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(shí)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(diǎn)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。