前段時間,歐洲南方天文台和智利千禧天體物理研究所的天文學家報道稱,人類可能首次觀測到星系中心超大質量黑洞的甦醒過程。
這個超大質量黑洞位於處女座上一個橢圓星系的中心,距離地球3億光年,質量相當於100萬個太陽。在此前幾十年的觀測中,它一直處於平靜的休眠狀態。從2019年12月開始,它變得異常活躍,並持續到現在。該發現以「一個百萬倍黑洞質量的甦醒」為題,刊登在《天文與天體物理學》科學雜誌上。
2019年12月,天文學家首次發現星系SDSS 1335 0728的中心區域非常明亮。起初,他們以為那只是一個普通的處於活躍狀態的超大質量黑洞的吸積現象,然而,回顧過去20年的觀測數據,都沒有發現它活躍的跡象,也就是說,這個超大質量黑洞過往一直是「休眠」狀態,直到近些年才開始「活躍」。
從2019年之後,星系SDSS 1335 0728一直保持著活躍黑洞的輻射特徵,產生很強的高能X射線、紫外線輻射,以及很強的紅外波段的輻射。對於這一不同尋常的現象,天文學家試圖給出合理的解釋,目前可能性較大的解釋有以下兩種。
1. 對恆星的吞噬
當一顆恆星運行到距離星系中心黑洞過近的位置時,會被黑洞的強大引力撕裂,拉伸成細長的「麵條」結構,並逐漸掉落到黑洞中。這個過程通常伴隨著短暫的能量釋放,使得原本沉寂的星系中心會由此突然變亮,這種天文現象通常被稱為「潮汐瓦解事件(TDE)」,之所以這樣命名,是因為這一過程的原理類似於我們地球上海水的潮汐現象。
天文學家分析發現,它在幾個方面並不符合一個典型的潮汐瓦解事件(TDE)特徵。比如,潮汐瓦解事件(TDE)產生的亮度變化一般只持續幾十天,最多幾百天。而這次的星系核心區域直到現在還在變亮,距離第一次發現已經超過4年了。
當然,由於目前人們對潮汐瓦解事件(TDE)的了解還不夠清楚,我們還不能完全排除這一可能性。也許,這是一次異常緩慢的潮汐瓦解事件(TDE)。例如,被黑洞撕裂的不是一顆恆星,而是附近一個較小的衛星星系。如果這確實是一次潮汐瓦解事件(TDE),那麼它會是人類所知的持續時間最長、亮度最微弱的「潮汐瓦解」。
2. 黑洞在甦醒
本次觀測到的星系SDSS 1335 0728特性,和其他正處在活躍狀態的星系核並無太大差異。加利福尼亞理工學院天文系的研究教授馬修·格雷漢姆猜測,或許這個星系沒有什麼特殊性,我們只是恰巧捕捉到了一個特別時刻。
宇宙中星系的中心通常都存在著一個超大質量的黑洞。通過觀測發現,有些星系中心的黑洞處於平靜狀態,有些則處於活躍狀態。統計結果顯示,活躍狀態的黑洞數量遠少於平靜狀態的黑洞數量,這意味著黑洞處於活躍狀態的時間只占少部分。
如果把星系中心的超大質量黑洞比作一隻巨獸,那麼這隻巨獸在大部分時間裡處於沒有食物可吃的休眠狀態,只有少部分時間處於捕食進餐的活躍階段,當食物被吃光消化後,它會再次恢復到平靜狀態。
只有當這個瞬間恰好對應於黑洞從休眠狀態剛剛向活躍狀態轉換的時刻,我們才有機會目睹黑洞的「甦醒」。如果在這個時間節點附近觀測,就既可以覆蓋到黑洞的休眠階段,又能覆蓋到黑洞的活躍階段,而這樣的關鍵時刻自然是不易碰到的,這或許就是黑洞之前一直沒有被人們看到的原因。