“這是很幸運的時機”：天文學家观望第一個“關閉掉”爆炸复生的黑洞

(2025-03-02 10:18:17)

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“這是很幸運的時機”：天文學家观望第一個 “關閉掉”爆炸复生的黑洞

Sharmila Kuthunur

Fri, January 17, 2025 at 9:08 PM GMT+7·

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在一个遙遠星系中从一个超大質量黑洞的兩側的等離子體噴發的噴流。. | Credit: NSF/AUI/NSF NRAO/Meyer at al. 2025

天文學家已经在一個遙遠的星系中看到一个平靜的超大質量黑洞噴發超熱氣體的射流，標誌着从来第一次一个黑洞在人類有生之年内 “打開”。

觀測還暗示一顆看不見的恆星可能正在這個黑洞的邊緣上搖搖欲墜，但显著的抵抗被捲进深淵。研究人員說，研究這顆蔑视厄運的恆星可以提供在围绕氣體盤中把持它们的攝食行為摇摆的物质和宇宙龐然大物之間難以捉摸的相互作用的長期探究。

這個特殊的超大質量黑洞重量相當於 140 萬個太陽并潛伏在距離地球約 2.7 億光年的 1ES 1927+654 星系的中心，由於它奇特的行為過去幾年一直钩住了天文學家。自 2018 年一次神秘的耀斑起以來經歷了一个延长時間的沉寂后，在2022 年底它開始穩定的發射 X 射線，向天文學家發出又另一個強大但不能解釋的事件正在發信號。

真的不久之後，來自这个星系的無線電發射这基本上一直不存在,領導射電觀測的馬里蘭大學巴爾的摩縣分校物理學副教授愛琳·邁耶（Eileen Meyer）週一（1月13日）在美國天文學會（AAS）新聞發佈會上說,“突然非常快上升——如此快它幾乎令人懷疑”。

她補充道，“這是前所未有的——我們已经從來沒有观察一个黑洞并從是射電安靜到突然很射电響亮的,這是非常幸運的時機” 。

來自一个跨美國各地射電望遠鏡网络的圖像揭示了前所未見的噴流已經“打開”，以大約三分之一光速從黑洞兩側炸出熾熱的等離子體圆斑。雖然不清楚是什麼觸發了这个新生的噴流，但邁耶和她的同事懷疑 2018 年的耀斑起——這本身可能已经由於黑洞吞噬着附近的一顆恆星——可能通過貢獻必要的噴流形成物质起了一个關鍵角色。

如果這是真的，研究人員摆出这些噴流將靠来自攝入的恆星的物質在關閉掉之前燃燒大約 1000 年。这些被週一發表在（1月13日）《天體物理學期刊快報》上的一篇論文概述。

未被告知的故事

自 2018 年以來天文學家一直困惑于這個黑洞的行為，當時它開始吐出如此強烈的 X 射線，以至於它的吸積盤上方和下方被稱為黑洞日冕的超熱氣體袋在短短 8 小時內變亮了达100 倍——這是一個這隻宇宙野獸正在積極吃食来自吸積盤物質的告密跡象。因尚不清楚的原因，尖峰的輻射很快急剧的消失了，但幾乎立即開始反彈最終比以前更亮 20 倍照耀。

這種劇烈的輻射摆動是前所未有的并已经让天文學家最初懷疑數據的準確性。然而，智利迭戈波塔萊斯大學（Diego Portales University）助理教授、天體物理學家克勞迪奧·裡奇（Claudio Ricci）當時在一份聲明中說「當我們看到了它是真實的時非常令人興奮，但我們也没有过我們正在處理什麼的想法，我們交談過的人沒有見過像這个一樣的东西。

2022 年出現了一個關鍵的拼圖，當時直到那时为止已经随机波动的X 射線發射的亮度開始每 18 分鐘上升和下降一次。來自 NICER 和XMM-Newton 太空望遠鏡的數據顯示了頻率保持增加直到它達到每 7 分鐘一次为止，自去年以來它一直翱翔在那裡。

研究人員說，定下這種持續穩定性的原因是至關重要的，因為它可以確定是否噴流本身在搖擺——然而，在其中案例中沒有明顯的為什麼它的振蕩會隨着時間變化到最終達到如此高的頻率上的解釋。

更可能的场景是一种科學家們按所涉及的物理學更好了解的，一個在非常靠近黑洞的地方徘徊的环绕伴星超常的抵抗被吞噬。

一个隱藏的伴星

X 射線信號的位置和頻率提示任何环绕的伴星一定位於這個龐然大物的事件地平线的刚好幾百萬英里內，而這是超过它任何東西甚至光不能逃脫的邊界。一個微小黑洞會直接潜入超大質量黑洞，任何正常的恆星都會很快被這個龐然大物的壓倒性引力拉力撕裂开。

相反，按照麻省理工學院卡弗里天體物理學和空間研究所的博士生、即將發表的一篇探討這一场景的論文的合著者梅根·馬斯特森（Megan Masterson），只有一个白矮星一颗太陽一样的恆星的緻密屍體符合这个单子。由於是极端的緊湊，這顆白矮星会很難被撕碎，並且在移动靠近到黑洞之前可能已經存在於吸積盤中，潜在的解釋被研究人員觀察到的 X 射線信號的頻率的增加。.

馬斯特森在 AAS 新聞發佈會期间說，現在翱翔在黑洞吸積盤的內邊緣上，這顆恆星殘骸可能偶爾脫落一些它的物質，這將有效 “給你一點額外的能量来保持你在黑洞的事件地平线外”。