中國科大物理學院天文學系薛永泉教授課題組通過細致分析X射線空間望遠鏡XMM-Newton新近釋放的觀測數據，首次發現活動星系核的準周期振蕩頻率與該頻率附近不同X射線能段間光變時延之間存在遲滯演化現象。該成果以“First Observational Evidence for an Interconnected Evolution between Time Lag and QPO Frequency among AGNs”為題于1月24日在線發表在國際天文期刊《The Astrophysical Journal Letters》。

活動星系核是星系中心處于活躍吸積氣體物質狀態的超大質量黑洞，其準周期振蕩的觀測數據十分有限，相關演化規律更是難以捉摸。窄線塞弗特1型星系RE J1034+396是一個被廣泛關注的活動星系核，該工作利用了XMM-Newton新近釋放的對其進行的10次X射線觀測，可靠地探測到了它的X射線準周期振蕩，細致分析了其相關特性，并探究了其長期演化趨勢。

在這10次觀測中，所有觀測都探測到了硬能段（1-4 keV）X射線的準周期振蕩；軟能段（0.3-1 keV）和硬能段的準周期振蕩信號展現出強烈的相關性；在準周期振蕩頻率附近，軟能段的流量變化有時領先于硬能段（時延為正），而有時則相反（時延為負）。此外，這些觀測還幸運地首次捕捉到了RE J1034+396中兩次準周期振蕩時延反轉（從時延為正變為時延為負）的全過程。更有意思的是，在其中一次時延反轉發生的前兩個星期時，準周期振蕩頻率也發生了變化，暗示著時延反轉與頻率變化二者之間可能存在關聯；在時延-準周期振蕩頻率的關系圖中，二者之間呈現出一個可能逆時針循環的遲滯演化軌跡。這些現象都是首次在活動星系核中被發現，為深入理解活動星系核X射線準周期振蕩現象和超大質量黑洞吸積盤內區物理提供了重要的觀測線索。

圖：硬能段（1-4 keV）準周期振蕩頻率和軟（0.3-1 keV）硬能段之間準周期振蕩時延的演化。頂圖展示了二者隨時間的變化關系，底圖則展示了二者之間的演化關系。該工作分析的10次觀測用方塊表示。之前的兩次觀測（Obs-a和Obs-b來自Gierliński等人2008年和Jin等人2020年的工作）用圓點表示。顏色表示軟硬能段準周期振蕩的相關性。紅色水平虛線標記了零時延。觀測間隔以天為單位，用綠色標注。

物理學院天文學系碩士研究生夏瑞崧為該工作的第一作者，劉昊博士后與薛永泉教授為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金委、中國科學院、科技部和中國載人航天工程的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.3847/2041-8213/ad1bf2

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（物理學院天文學系、科研部）