摘要:观测还暗示了一颗看不见的恒星可能正在这个黑洞的边缘摇摇欲坠,但非常抗拒被卷入深渊。研究人员说,研究这颗不畏厄运的恒星可以提供长期寻求的见解,了解宇宙庞然大物与周围气体盘中影响其摄食行为的物质之间难以捉摸的相互作用。
天文学家观察到的第一个“关闭”黑洞刚刚重新打开,将热气体射流释放到宇宙中。
等离子体射流从遥远星系中超大质量黑洞的两侧喷发。 (图片来源:NSF/AUI/NSF NRAO/Meyer,2025 年)
天文学家在遥远的星系中看到了一个安静的超大质量黑洞喷发出超热气体射流,这标志着黑洞在人类有生之年第一次“开启”。
观测还暗示了一颗看不见的恒星可能正在这个黑洞的边缘摇摇欲坠,但非常抗拒被卷入深渊。研究人员说,研究这颗不畏厄运的恒星可以提供长期寻求的见解,了解宇宙庞然大物与周围气体盘中影响其摄食行为的物质之间难以捉摸的相互作用。
这个特殊的超大质量黑洞重相当于 140 万个太阳,潜伏在距离地球约 2.7 亿光年的 1ES 1927+654 星系的中心,由于其奇特的行为,过去几年一直让天文学家着迷。自 2018 年一次神秘的爆发以来,它经历了一段长时间的沉寂,从 2022 年底开始稳定地发射 X 射线,向天文学家发出信号,另一个强大但无法解释的事件正在发生。
事实上,不久之后,来自银河系的无线电发射——基本上不存在——突然间上升得非常快——快到几乎令人怀疑,“领导无线电观测的马里兰大学巴尔的摩县分校物理学副教授艾琳·迈耶(Eileen Meyer)周一(1月13日)在美国天文学会(AAS)新闻发布会上说。
“这是前所未有的——我们从来没有看着黑洞从无线电安静到突然变得非常响亮,”她补充道。“这是非常幸运的时机。”
来自美国各地射电望远镜网络的图像显示,前所未见的喷流已经“打开”,以大约三分之一光速从黑洞两侧喷出炽热的等离子体。虽然目前尚不清楚是什么触发了新生喷流,但 Meyer 和她的同事怀疑 2018 年的爆发——这本身可能是由于黑洞吞噬了附近的一颗恒星——可能通过贡献必要的喷流形成材料发挥了关键作用。
如果这是真的,研究人员假设喷流将在摄入的恒星的物质上燃烧大约 1,000 年,然后关闭。周一(1 月 13 日)发表在《天体物理学期刊快报》上的一篇论文中概述了这些发现。
自 2018 年以来,天文学家一直在对这个黑洞的行为感到困惑,当时它开始喷出如此强烈的 X 射线,以至于其吸积盘上方和下方的超热气体袋(称为黑洞日冕)在短短 8 小时内变亮了 100 倍——这是一个明显的迹象,表明这只宇宙野兽正在积极吸食吸积盘中的物质。由于尚不清楚的原因,尖峰辐射很快就戏剧性地消失了,但几乎立即开始反弹,最终发出比以前亮 20 倍的光芒。
这种剧烈的辐射波动是前所未有的,天文学家最初怀疑数据的准确性。然而,“当我们看到它是真实的时,非常令人兴奋,”智利迭戈波塔莱斯大学(Diego Portales University)助理教授、天体物理学家克劳迪奥·里奇(Claudio Ricci)当时在一份声明中说。“但我们也不知道我们在处理什么;我们交谈过的人都没有见过这样的事情。
2022 年出现了一个关键的拼图,当时 X 射线发射的亮度开始每 18 分钟上升和下降一次,在此之前一直是随机波动的。来自 NICER 和 XMM-Newton 太空望远镜的数据显示,频率不断增加,直到达到每 7 分钟一次,自去年以来一直悬停在那里。
研究人员说,确定这种持续稳定性的原因至关重要,因为它可以确定喷流本身是否在摆动——然而,在这种情况下,没有明显的解释来解释为什么它的振荡会随着时间的推移而变化,最终达到如此高的频率。
更有可能的情况是,科学家们在所涉及的物理学方面更了解这种情况是,一个在非常靠近黑洞的地方徘徊的轨道伴星非常抗拒被吞噬。
X 射线信号的位置和频率表明,任何轨道伴星都必须位于这个庞然大物的事件视界的几百万英里范围内,而这个边界是任何东西,甚至光,都无法逃脱的边界。一个小黑洞会直接跳入超大质量黑洞,任何正常的恒星都会很快被这个庞然大物压倒性的引力撕裂。
相反,麻省理工学院卡弗里天体物理学和空间研究所的博士生、即将发表的一篇探讨这一情景的论文的合著者梅根·马斯特森 (Megan Masterson) 表示,只有白矮星,即类似太阳的恒星的致密尸体,符合要求。由于非常紧凑,这颗白矮星很难被撕碎,并且在靠近黑洞之前可能已经存在于吸积盘中,这可能解释了研究人员观察到的 X 射线信号频率增加的原因。
马斯特森在 AAS 新闻发布会上说,现在盘旋在黑洞吸积盘的内边缘,这颗恒星残骸可能偶尔会脱落一些物质,这将有效地“给你一点额外的能量,让你远离黑洞的事件视界”。
如果白矮星是黑洞令人费解的行为的根源,那么该系统应该发射引力波:时空结构中微弱的涟漪,以光速穿过太空。这些波的频率处于“最佳位置”,以便由即将推出的激光干涉仪空间天线 (LISA) 探测,LISA 是一种巨大的天基引力波探测器,计划于 2035 年送入轨道。
马斯特森说,对这颗白矮星脱落的质量的粗略估计表明,“它应该能够存在相当长的一段时间”。“但谁知道呢?我从这个来源学到的一件事是,我们永远不知道接下来会发生什么。
来源:小周讲科学