黑洞扭曲時空：愛因斯坦廣義相對論的又一佐證

「我們的研究展示了迄今為止最有力的證據，證明了Lense-Thirring進動——黑洞拖拽著時空一起旋轉。」 —— Dr. Cosimo Inserra

天文學家們取得了一項突破性的觀測成果：他們直接觀察到了一個旋轉的黑洞扭曲時空的證據。這項發現證實了愛因斯坦廣義相對論中一項百年預測，為理解黑洞力學、噴流形成以及物質在極端重力環境下的行為開闢了新途徑。這項研究不僅鞏固了我們對宇宙的認知，也為未來的研究方向提供了寶貴的線索。

具體來說，科學家們觀察了AT2020afhd，這是一次潮汐瓦解事件（TDE），一顆恆星被黑洞撕裂。恆星殘骸形成了一個旋轉的圓盤，並以接近光速的速度噴射出物質噴流。科學家追蹤了X射線和無線電信號，發現圓盤和噴流存在20天的擺動週期，這正是框架拖曳效應的體現。這種擺動並非黑洞本身能量釋放所能解釋，因此更加強化了框架拖曳的證據。想像一下，你在一條河流中划船，河流本身在旋轉，你的船也會受到影響，這就是框架拖曳的一個粗略類比。

愛因斯坦廣義相對論的有力佐證

這些觀測結果為愛因斯坦廣義相對論的一項關鍵預測提供了強有力的支持。這項預測最初於1913年提出，並由Lense和Thirring於1918年進行了數學公式化。

廣義相對論不僅僅是一個理論，它更像是宇宙運作的藍圖。

這項研究的重要性在於，它驗證了重力和時空的基本原理，有助於我們在最極端的尺度上完善對宇宙的理解。廣義相對論的影響無處不在，從全球定位系統（GPS）的精確定位，到我們對宇宙膨脹的理解，都離不開廣義相對論的指導。這項發現再次證明了廣義相對論的預測能力，也激勵我們更深入地探索宇宙的奧秘。

潮汐瓦解事件（TDEs）的新見解

這項研究為TDEs的本質提供了獨特的見解。TDEs是恆星被超大質量黑洞的引力撕裂的劇烈事件。

與之前無線電信號穩定的TDEs不同，AT2020afhd表現出短期變化。這些變化不能歸因於黑洞本身釋放的能量，進一步加強了框架拖曳的證據。科學家們可以透過研究TDEs，了解黑洞周圍物質的吸積過程，以及黑洞如何影響周圍的星系環境。這次的發現，為我們理解TDEs的多樣性以及黑洞的複雜行為，提供了一個新的窗口。

這項發現依賴於尼爾·格雷爾斯·雨燕天文台（Swift）的X射線觀測和卡爾·G·揚斯基超大型陣列（VLA）的無線電測量。

電磁波譜被用於分析所涉及物質的成分、結構和行為，使研究人員能夠精確定位和識別框架拖曳效應。不同波長的電磁波攜帶著不同的資訊，例如X射線可以穿透星際塵埃，揭示黑洞周圍高能過程，而無線電波則可以揭示物質的運動和磁場結構。透過多波長觀測，科學家們可以更全面地了解黑洞以及其周圍環境的物理過程。

這項研究有助於科學家理解框架拖曳的機制，揭示了旋轉黑洞如何產生「引力磁場」。

就像帶電物體旋轉時會產生磁場一樣，旋轉的黑洞也會產生引力磁場。

這個引力磁場會影響附近宇宙物體的運動。理解這個機制，有助於我們更深入地了解黑洞如何與周圍的時空相互作用。未來，我們或許可以利用框架拖曳效應，來測量黑洞的自旋，並進一步研究黑洞的演化過程。

這項發現為進一步研究黑洞自旋、吸積物理學和噴流形成鋪平了道路，最終將有助於更深入地了解宇宙。

未來，我們可以通過觀測更多類似的事件，來驗證廣義相對論的預測，並更精確地測量黑洞的自旋。此外，研究黑洞周圍的吸積盤和噴流，有助於我們理解物質如何在極端重力環境下行為，以及黑洞如何影響星系的演化。這項研究不僅是一個里程碑，也是一個新的起點，激勵我們探索宇宙的更多未知領域。

想要了解更多關於這項研究的細節，可以搜尋關鍵字「Black Hole Twisting Spacetime」或「Lense-Thirring precession」。這項研究由卡迪夫大學透過ScienceDaily發布，發表於2025年12月18日。