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银河中心超大质量黑洞忽觉醒,发出史无前例的亮光

2024-11-02 205


位于银河系中心的超大质量黑洞向来低调做人,多数时间都在沉默睡觉,然而就在今年 5 月,天文学家从红外光谱中发现黑洞亮度于短短 2 小时内超过正常值 75 倍。天文学家不确定为何它忽然爆出亮光,推测罪魁祸首可能是在黑洞附近经过的两个物体。

多数星系中心都有一个超大质量黑洞坐镇,而银河系中心的超大质量黑洞称为“人马座 A *”,质量约太阳 460 万倍,然而和其他超大质量黑洞相比,人马座 A * 实在称不上活跃,它大部分时间都很安静低调,亮度波动很小。

今年 5 月,加州大学洛杉矶分校天文学家 Tuan Do 团队使用凯克天文台的凯克望远镜,对准人马座 A * 观察 4 个晚上,忽然在 5 月 13 日发现黑洞异常增亮,其发出的红外光亮度在 2 小时内增加了 75 倍。研究人员将短短 2 小时的增亮影像再浓缩成几秒钟的 GIF 动画,如下所示,可以看到中间忽然爆出闪光、随后又黯淡下去的光点就是黑洞所在地。

注意,黑洞本身不会发出任何现有仪器能检测到的辐射(理论上只发出霍金辐射),但若有物质被黑洞吸过去变成环绕黑洞的吸积盘,经历剧烈摩擦就会产生辐射,当天文学家使用红外/近红外线光学望远镜观察辐射时,这些辐射就会转换成刺眼亮光。

研究人员怀疑忽然让黑洞大亮的嫌疑犯有二,第一是轨道偏心率极大、并且在去年中来到最靠近人马座 A * 轨道点的 S2 恒星,也许恒星改变了黑洞附近气流的流向,进而引起这种短暂闪光。然而 S2 恒星的质量又不到很大,不太可能引起如此大规模的破坏。

第二个可能对象则是在黑洞附近徘徊的 G2 气体云(氢气)。这团云的温度高达 10,000K,在 2013 年时曾一度极靠近黑洞,大约只有地球与太阳距离的 100 倍,当时天文学家认为 G2 气体云很可能被黑洞潮汐力撕裂──但是没有,所以这团云仍有可能在近期又靠近黑洞,进而引发一系列事件,包括促成今年 5 月观测到的黑洞红外光爆发。

厘清黑洞异常大幅变亮的唯一方法是收集更多数据,除了凯克望远镜外,史匹哲太空望远镜、钱卓拉 X 射线天文望远镜、尼尔·格雷尔斯雨燕天文台(能观测伽玛射线暴、X 射线、紫外线以及可见光的天文卫星)、阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列(ALMA)等仪器,也一直关注著银河系中心的超大质量黑洞。

结合各种波段的观察结果,也许有助于澄清黑洞为何在一瞬间大亮。新论文预计发表在《天文物理期刊》(Astrophysical Journal Letters)期刊,预印本可以先在《arXiv》网站上阅览。

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(首图来源:NASA)

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2019-08-16 05:59:00

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