黑洞在吞噬物質的過程中有時也會產生向外的噴流。黑洞如何吞噬物質及噴流如何形成是天體物理學中的重大前沿問題。劉繼峰領導的團隊利用世界上最大的光學望遠鏡——西班牙的GTC十米望遠鏡和美國的Keck十米望遠鏡,對千萬光年之外的旋渦星系M81中的極亮超軟X射線源進行了光譜監測研究,首次發現其光譜中具有高度藍移的氫元素發射線,揭示了該系統中存在速度達到0.2倍光速的相對論性重子噴流。

黑洞吸積物質并產生高速物質噴流和吸積盤風的藝術想象圖(北京天文館喻京川創作)。

這項研究為天文學家理解黑洞吸積與噴流形成打開了一面新的窗口。此前天文學家普遍認為黑洞吞噬物質后不能產生超軟X射線譜態,且只有在X射線低硬譜態或甚高譜態下才會產生相對論性噴流。“在超軟X射線源中發現相對論性噴流出乎所有人的意料,這改寫了我們對超軟X射線源的本質和噴流形成的認知。”美國科學院院士、英國皇家學會院士、哈佛大學終身教授Remash Narayan評論說,“而它的觀測特征和人們對黑洞處于極高吸積率態的猜想及新近的數值模擬結果相符合,生動展示了黑洞過量吞噬物質時產生高速重子噴流和濃密的吸積盤風的情況。”

國家天文臺臺長、中國科學院大學天文與空間科學學院院長嚴俊表示,這項工作是劉繼峰團隊繼2013年11月在《自然》雜志上發表X射線極亮源的研究成果后,在黑洞研究領域的又一突破性的重大天文發現。近年來我國天文學家不斷在《自然》等雜志發表重要科學成果,表明了我國天文學整體研究水平的逐步提升和巨大潛力。