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欧空局观测到黑洞Ansky苏醒释放超强X射线爆发,能量破纪录震惊科学界

4 月 12 日消息,欧空局(ESA)在 4 月 11 日发布了一篇博文。文中报道,天文学家借助 XMM-Newton 等望远镜,观测到了一个黑洞从休眠状态苏醒过来。这个黑洞释放出了极为强烈的 X 射线爆发,其能量是以往观测纪录的一百倍,这一现象让科学界感到震惊。

这幅想象图是艺术家创作的。它展示了新唤醒的黑洞“Ansky”发出强大 X 射线光爆的一种可能机制。图源为欧洲航天局。

这幅艺术家的想象图展示了新唤醒的黑洞“Ansky”发出强大X射线光爆的可能机制。图源:欧洲航天局

黑洞一般被视为吞噬一切的宇宙怪物,然而它们并非一直处于活跃状态。位于室女座星系 SDSS1335+0728 中心(该中心距离地球约 3 亿光年)的超大质量黑洞,多年来几乎没有展现出活动的迹象。

天文学家从 2019 年年底起开始进行观测,发现该黑洞开始发出明亮的能量闪光,这表明它从休眠状态中苏醒了过来。

研究人员调用了美国宇航局和欧空局的多台望远镜来展开深入观测。这是历史上首次对黑洞的苏醒过程进行实时记录。经过数年的研究,科学家确认这颗黑洞进入了活跃期,其核心区域被命名为“Ansky”,并且被归类为活动星系核。

艺术家想象了类似于 Ansky 内部的恒星质量黑洞。图源:欧洲航天局、NASA 和费利克斯・米拉贝尔

艺术家对类似于 Ansky 内部的恒星质量黑洞的想象。图源:欧洲航天局、NASA 和费利克斯・米拉贝尔

为了研究这一现象,德国欧洲南方天文台的 Paula Sánchez Sáez 团队首先分析了 Ansky 的光学图像。接着,他们利用 NASA 的 Swift X 射线望远镜和 eROSITA X 射线望远镜的存档数据来进行验证。然而,在初期阶段,他们并未发现 X 射线信号。

2024 年 2 月时,智利瓦尔帕莱索大学的 Lorena Hernández-García 团队探测到了更具规律性的 X 射线爆发。这些爆发被认定为准周期爆发(QPE)。这是黑洞苏醒后首次被观测到的此类现象。Hernández-García 称:“QPE 是一种短暂的耀发现象,我们之前从未在苏醒的黑洞中见到过。”

研究中,XMM-Newton 望远镜起到了关键作用。它可以捕捉到黑洞强烈 X 射线爆发里比较微弱的背景光。通过这种方式,它能帮助科学家计算出 Ansky 活跃期的能量释放量。

XMM-Newton 望远镜,图源:欧空局

XMM-Newton 望远镜,图源:欧空局

麻省理工学院的博士生 Joheen Chakraborty 指出,Ansky 的 X 射线爆发,其持续时间比典型的 QPE 要长 10 倍,亮度也比典型的 QPE 高 10 倍,每次爆发所释放的能量是其他 QPE 的 100 倍,并且周期长达 4.5 天,创造了最长纪录。这些异常的特征使得科学家不得不重新思考黑洞行为的成因。

传统理论认为,QPE 是由小型物体(例如恒星或者小型黑洞)去撞击吸积盘而引发的,并且吸积盘一般是由被黑洞撕裂的恒星所形成的。然而,Ansky 的爆发并没有证据指向是恒星遭到了毁灭。

一种新的假说提出,吸积盘或许是由附近星系的气体所构成的。X 射线的爆发可能是由于小型物体反复穿过吸积盘,从而引发了高能冲击。Hernández-García 称,Ansky 的观测数据能够帮助科学家对 QPE 模型进行完善,以便更深入地理解黑洞的演化机制。

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