科学家首次获得黑洞扭曲时空的确凿证据。这一现象在一个多世纪前由爱因斯坦预言，但直到现在才得以直接观测。这项发表在《科学进展》杂志上的研究显示，黑洞能够弯曲时空本身的结构，使附近物质进入螺旋运动状态。
这种效应被称为兰斯-蒂林效应，也叫参考系拖曳。当快速旋转的黑洞在周围时空上产生运动时，就会产生这种现象，就像旋转的陀螺在水面形成漩涡一样。该现象源于爱因斯坦的相对论，该理论将引力描述为质量引起时空弯曲的结果，而非简单的力。
由中国国家天文台领导、卡迪夫大学参与的研究团队，对一次名为AT2020afhd的潮汐瓦解事件进行了研究。潮汐瓦解事件发生在恒星过于靠近超大质量黑洞时，强大的引力将其撕碎。在这次事件中，恒星被一个超大质量黑洞捕获，这种黑洞的质量是太阳的几百万到几十亿倍，通常位于星系中心。恒星的残骸形成了吸积盘，这是一种由气体和尘埃组成的旋转结构，在引力作用下逐渐向内螺旋运动。与此同时，强大的磁力线将高能粒子以接近光速的速度向外喷射。
通过追踪X射线和射电信号的变化，研究人员注意到吸积盘的喷射以大约20天为周期上下摆动。X射线是黑洞吸积物质产生的高能辐射，而射电信号是天文学家用来研究喷射的。粒子以高能辐射的长波形式射出。这种摆动运动正是理论预测的效应，但此前从未得到如此详细的证实。
来自卡迪夫大学的合作者露西·布隆博士解释说，该研究展示了迄今为止最令人信服的兰斯-蒂林效应证据，黑洞扭曲时空的方式就像旋转的陀螺可能搅动周围水流形成漩涡一样。
研究团队补充了重要的科学背景。理论模型和模拟长期以来一直表明，黑洞通过极端的时空弯曲会改变物质的路径，在强相对论作用下产生吸积盘的摆动运动，这些效应在物质落入黑洞时变得明显。使这个案例特别突出的是清晰的观测证据。研究团队发现了X射线和射电信号之间19.6天的周期性关联，这种时间延迟与完全同步的摆动一致，其中X射线的强度是正常情况的两倍以上。这一时间差异源于控制两个辐射产生区域的共同机制。
吸积盘-喷射兰斯-蒂林效应模型能够解释这些关联。数据表明，这颗黑洞属于自转缓慢类型，意味着其实际旋转速度比许多相对论模型预测的快速旋转黑洞要慢。研究还发现了潮汐瓦解事件中的射电喷射摆动，这是以前从未见过的现象。研究人员表示，这突显了高频射电观测的重要性，即在短时间内进行多次观测，这可能揭示更多关于黑洞如何与周围环境相互作用的信息。
这一发现证实了路德维希·兰斯在1913年提出的预言，该预言后来由约瑟夫·蒂林在1918年以新方式定义。它为研究黑洞自转、吸积盘物理学以及喷射形成开辟了新途径，其中吸积盘物理学研究物质如何落入大质量天体并释放能量，而喷射形成则是旋转物质从粒子射出到高能辐射喷入太空的过程。对于科学家而言，这是一个罕见的机会，可以见证时空本身如何被宇宙中最极端的天体之一所搅动。
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