Astronomer har fångat ett sedan länge eftertraktat kosmiskt fenomen: ett supermassivt svart håls omgivande skiva och jetstråle som svänger i realtid medan det slukar en stjärna som kommit för nära. Genom att noggrant observera händelsen under ett års tid med ett nätverk av rymd- och markbaserade teleskop upptäckte astronomerna en tydlig, synkroniserad rörelse hos skivan och jetstrålen som upprepades ungefär var 20:e dag. Detta är det första observationsbeviset någonsin för så kallad samprecession mellan skiva och jetstråle i närheten av ett svart hål.
– När en stjärna passerar nära det supermassiva svarta hålet sträcker det svarta hålets starka gravitation ut den och sliter till slut sönder den, så att material från stjärnan börjar falla in mot hålet. En sådan händelse blir mycket ljusstark och när en ny upptäcktes av ett optiskt teleskop triggade det oss att börja observera det svarta hålet i olika våglängder så snabbt som möjligt, säger Santiago del Palacio, astronom på Chalmers och medlem i det internationella forskarteamet.
Denna typ av händelse, där en stjärna närmar sig ett supermassivt svart hål i mitten av en galax och slits sönder av gravitationen, kallas för ett tidal disruption event, TDE. En del av materialet från stjärnan bildar en het ackretionsskiva som virvlar runt det svarta hålet och avger intensiv strålning, medan en del av materialet kastas ut i tunna, kraftfulla och extremt snabba jetstrålar. TDE:er är därför unika fönster för att studera hur vilande svarta hål aktiveras och hur relativistiska jetstrålar bildas.
Objektet som studeras ligger i galaxen LEDA 145386, ungefär 120 miljoner ljusår från jorden. I den aktuella TDE:n, som kallas AT2020afhd, närmade sig stjärnan det svarta hålet från en vinkel relativt dess rotation. Eftersom stjärnans rester faller in i samma plan blir den nybildade ackretionsskivan lätt lutad. I systemet dras själva rumtiden med av det svarta hålets rotation, vilket gör att systemets inre delar lutar och rör sig rytmiskt, där strålningen från skivan och från jetstrålen stiger och sjunker i takt. Detta fenomen är känt som Lense–Thirring-precession, en sedan länge förutsagd effekt i Einsteins allmänna relativitetsteori.
Att fullt ut observera en sådan händelse kräver flera teleskop som arbetar i olika våglängder. Den heta gasen i ackretionsskivan nära det svarta hålet avger röntgenstrålning, medan jetstrålarna längre ut sänder ut radiovågor. Genom att kombinera dessa signaler kunde forskarna se samma rytmiska mönster i båda regionerna.
Efter de första observationerna i januari 2024 organiserade forskarna snabbt en internationellt koordinerad observationskampanj där ett antal teleskop i rymden och på marken användes för observationer i flera våglängder under ett års tid.
– Vi hade faktiskt förhandsbeviljad observationstid med röntgenteleskop som redan var inplanerad, men vi la mycket arbete på att omgående skicka in ansökningar till olika observatorier för att motivera det akuta behovet av samtidiga radioobservationer, säger Santiago, som var aktiv både i ansökningarna och i den efterföljande tolkningen av data från observationerna.
Utan samarbetet mellan många teleskop hade upptäckten inte varit möjlig. Genom att samordna observationerna så att olika instrument tittade på källan vid ungefär samma tidpunkt kunde teamet verifiera att de alla upptäckte samma variationer. Därför kunde datan kombineras i analysen, trots att de samlats in med olika anläggningar. De olika radioobservatorierna täckte dessutom kompletterande tidsperioder, vilket säkerställde att det inte fanns några luckor i övervakningen.
– Det finns stark variation i den observerade strålningen, där intensiteten kan bli upp till fyra gånger starkare under några dagar för att sedan avta i samma omfattning. När man först ser något sådant är den första frågan man ställer sig: "Är detta på riktigt?", eftersom vi som forskare alltid har ett skeptiskt förhållningssätt. Men den noggranna analysen visade mycket övertygande att radio- och röntgensignalerna går upp och ner i fas, med en fördröjning. Detta synkroniserade mönster är ett av de tydligaste tecknen på att skivan och jetstrålen wobblade som ett samordnat system över tid – vilket bekräftar de teoretiska förutsägelserna, säger Santiago del Palacio och avslutar:
– Genombrott som detta kräver mycket arbete, men det gör det möjligt för oss att testa modeller för svarta håls fysik på sätt som helt enkelt inte var möjliga tidigare.
Mer information:
Studien “Detection of disk-jet co-precession in a tidal disruption event” presenteras i tidskriften Science Advances den 10 december 2025, av försteförfattare och studiens ledare Yanan Wang, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Kina, med flera. Observationer från rymden utfördes med röntgenteleskopen Swift, NICER och XMM-Newton, medan markbaserade observationer utfördes med radiointerferometrarna VLA, ATCA, e-MERLIN och VLBA, kompletterat med optiska data från teleskop i Xinglong och Lijiang, Kina. Sammantaget gav alla teleskopen en full våglängdstäckning av händelsen.
För mer information, läs pressmeddelandet: Astronomers Reveal a Co-Precessing Black Hole Disk-Jet System från National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences.
Kontakt:
- Doktor, Astronomi och plasmafysik, Rymd-, geo- och miljövetenskap