天文學家首次實時觀察到黑洞“蘇醒” _黑洞

這位藝術家的印象說明了從一個名為Ansky的新覺醒黑洞中看到的強大X射線爆發的起源機制。來源：ESA
據《大眾科學》（安德魯·保羅）：黑洞是一個可怕的概念，但物理學和時空的神秘聯系并不總是吞噬物質。雖然黑洞以在引力作用下吞噬任何東西而聞名，但黑洞并不總是具有破壞性。事實上，它們經常表現出長時間的休眠。直到現在，天文學家還從未實時目睹過黑洞的“蘇醒” 。
在過去的幾年里，研究人員一直在觀察一個距離地球約3億光年的黑洞重新覺醒。他們所記錄的挑戰了關于黑洞生命周期的主流理論。4月11日發表在《自然天文學》上的一項研究詳細介紹了突破性的觀測結果。
幾十年來，在室女座錨定一個名為SDSS1335+0728的星系的超大質量黑洞并沒有表現出太多的活動。但從2019年底開始，天文學家注意到它開始發出間歇性的明亮能量閃光。他們很快將該星系的中心重新分類為一個綽號為“Ansky”的活動星系核，并招募了美國國家航空航天局和歐洲航天局的望遠鏡來幫助研究這一意外事件。

藝術家對恒星質量黑洞的印象，類似于安斯基內部的黑洞。圖片來源：歐洲航天局、美國國家航空航天局和Felix Mirabel（法國原子能委員會和天文與空間物理研究所/阿根廷科涅塞特）
德國歐洲南方天文臺研究員、第一個研究Ansky的團隊的首席研究員Paula sánchez sáez在一份聲明中說：“當我們第一次在光學圖像中看到Ansky發光時，我們使用美國宇航局的Swift X射線太空望遠鏡進行了后續觀測，并檢查了eROSITA X射線望遠鏡的存檔數據，但當時我們沒有看到任何X射線發射的證據。” 。
快進到2024年2月，智利瓦爾帕萊索大學的洛雷娜·埃爾南德斯·加西亞開始探測到安斯基更規律的X射線爆發。這一罕見事件使天文學家能夠再次將他們的工具，如XMM-Newton X射線太空望遠鏡和美國宇航局的錢德拉、NICER和Swift望遠鏡瞄準安斯基。Hernández García及其合作者隨后確定，黑洞正在顯示一種被稱為準周期性噴發（QPE）的現象。
埃爾南德斯·加西亞說：“QPE是短暫的燃燒事件。這是我們第一次在似乎正在醒來的黑洞中觀察到這樣的事件。” 。
XMM-Newton被證明對研究Ansky的行為特別重要，因為它是唯一一臺足夠靈敏的望遠鏡，可以在黑洞更強的X射線爆發中捕捉到較暗的背景X射線光。通過比較這兩個階段，天文學家可以計算出安斯基在其更活躍的時期釋放的能量。

歐空局的激光干涉儀空間天線（LISA）任務是第一個專門用于探測時空結構中波紋的天基天文臺。來源：ESA
雖然黑洞不可避免地會破壞它所捕獲的一切，但物體在即將消亡的過程中表現不同。例如，恒星通常會伸展成明亮、熾熱、快速旋轉的吸積盤。大多數天文學家都認為，當一個相對較小的物體（如恒星，甚至更小的黑洞）與吸積盤碰撞時，黑洞會產生QPE 。然而，就安斯基而言，沒有任何證據表明它與恒星的死亡有關。
麻省理工學院博士生、該研究的合著者Joheen Chakraborty說：“安斯基的X射線爆發比我們從典型的QPE中看到的長十倍，發光十倍。” 。“每次噴發釋放的能量都是我們在其他地方看到的能量的一百倍。安斯基的噴發也顯示出有史以來最長的節奏，約為4.5天。”
天文學家現在必須考慮對安斯基非凡行為的其他解釋。有一種理論認為，吸積盤可能來自黑洞吸入的附近星系氣體，而不是恒星。如果這是真的，那么X射線可能起源于一個小宇宙物體反復穿過并破壞軌道物質對圓盤造成的高能沖擊。
目前，天文學家擁有的QPE模型比實際事件的數據更多。由于安斯基的覺醒，這種情況可能很快就會改變。
埃爾南德斯·加西亞說：“我們還不清楚是什么原因造成的。” 。“研究Ansky將有助于我們更好地了解黑洞以及它們是如何進化的。”