黑洞進(jìn)食跡象消失了！也許是因?yàn)橐活w恒星打斷了這場(chǎng)盛宴。這一事件可能使人們對(duì)這些神秘物體有了新的認(rèn)識(shí)。

在遙遠(yuǎn)的星系中心，一個(gè)黑洞正在慢慢消耗圍繞它旋轉(zhuǎn)的氣體盤(pán)。當(dāng)一股穩(wěn)定的涓涓細(xì)流般的氣體被拉進(jìn)巨大的黑洞時(shí)，超熱粒子聚集在黑洞附近，在圓盤(pán)的上下方產(chǎn)生一種在3億光年之外的地球上都可以看到的明亮的X射線光。這些被稱為黑洞日冕的超熱氣體集合，在黑洞進(jìn)食時(shí)，其發(fā)光度、增亮度或變暗度都明顯變化高達(dá)100倍。

但兩年前，天文學(xué)家驚奇的發(fā)現(xiàn)，一個(gè)名為1ES 1927+654的星系中黑洞日冕的X射線完全消失了，在大約40天內(nèi)衰減了10000倍。但這之后，幾乎立刻開(kāi)始反彈，大約100天后亮度變得比事件發(fā)生前亮了近20倍。

來(lái)自黑洞日冕的X射線是黑洞進(jìn)食的直接副產(chǎn)品，因此，1ES 1927+654光線消失可能意味著其食物供應(yīng)被切斷。在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》的一項(xiàng)新研究中，科學(xué)家推測(cè)一顆逃逸的恒星可能離黑洞太近而被撕裂了。如果是這樣的話，恒星上快速移動(dòng)的碎片可能會(huì)撞擊到圓盤(pán)的一部分使氣體暫時(shí)散開(kāi)。

智利圣地亞哥的迭戈·波特萊斯大學(xué)助理教授、該項(xiàng)研究的主要作者克勞迪奧·里奇說(shuō)："我們通常不會(huì)看到黑洞在增大過(guò)程中出現(xiàn)這樣的變化。這太奇怪了，起初我們以為數(shù)據(jù)可能出了問(wèn)題。但當(dāng)我們看到它是真實(shí)的，這非常令人興奮。但我們也不知道我們?cè)谔幚硎裁矗何覀兘徽勥^(guò)的人都沒(méi)有見(jiàn)過(guò)這樣的事情。”

宇宙中幾乎每個(gè)星系的中心都可能有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，就像1ES 1927+654中的黑洞一樣，質(zhì)量比太陽(yáng)大數(shù)百萬(wàn)或數(shù)十億倍。它們通過(guò)消耗包圍它們的氣體（也稱為吸積盤(pán)）而生長(zhǎng)。由于黑洞不會(huì)發(fā)出或反射光，因此無(wú)法直接看到它們，但來(lái)自其日冕和吸積盤(pán)的光提供了一些了解這些暗物體的方法。

作者的恒星假說(shuō)也得到了以下事實(shí)的支持：即在X射線信號(hào)消失前幾個(gè)月，地球上的觀測(cè)站看到圓盤(pán)在可見(jiàn)光波長(zhǎng)（人眼可見(jiàn)的波長(zhǎng)）中明顯變亮。這可能是由于恒星碎片與圓盤(pán)的初始碰撞造成的。

深入研究

1ES 1927+654中的消失事件之所以獨(dú)特，不僅是因?yàn)榱炼劝l(fā)生了急劇變化，還因?yàn)樘煳膶W(xué)家能夠?qū)ζ溥M(jìn)行深入研究。可見(jiàn)光耀斑促使Ricci和他的同事們要求使用NASA的中子星內(nèi)部組成探測(cè)器NICER對(duì)黑洞進(jìn)行后續(xù)監(jiān)測(cè)，該探測(cè)器是國(guó)際空間站上的一臺(tái)X射線望遠(yuǎn)鏡。NICER 總共在 15 個(gè)月內(nèi)觀察了系統(tǒng) 265 次。美國(guó)宇航局的尼爾·蓋勒斯·斯威夫特天文臺(tái)（該觀測(cè)站也在紫外光下觀測(cè)到該系統(tǒng)）以及美國(guó)宇航局的核光譜望遠(yuǎn)鏡陣列（NuSTAR）和歐空局的XMM-牛頓天文臺(tái)（由美國(guó)宇航局參與）獲得了額外的X射線監(jiān)測(cè)

當(dāng)日冕的X射線消失時(shí)，NICER和Swift觀察到來(lái)自系統(tǒng)的低能X射線，因此，這些觀測(cè)站在整個(gè)事件中提供了不間斷的信息流。

盡管一個(gè)難以捉摸的恒星似乎最有可能是罪魁禍?zhǔn)?，但作者指出，這一前所未有的事件可能還有其他解釋。觀測(cè)到的一個(gè)顯著特點(diǎn)是亮度整體下降但并非平穩(wěn)過(guò)渡：NICER每天檢測(cè)到的低能X射線顯示出巨大的變化，有時(shí)亮度在短短8小時(shí)內(nèi)變化100倍。在極端情況下，我們已知的情況是黑洞日冕會(huì)變亮或變暗100倍，但時(shí)間跨度要長(zhǎng)得多。這種連續(xù)數(shù)月發(fā)生的快速變化是非同尋常的。

麻省理工學(xué)院物理學(xué)助理教授、這項(xiàng)新研究的合著者艾琳·卡拉說(shuō)：“這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)有很多謎題。但這很令人興奮，因?yàn)檫@意味著我們正在學(xué)習(xí)一些關(guān)于宇宙的新東西。我們認(rèn)為恒星假說(shuō)是一個(gè)很好的議題，但我也認(rèn)為我們將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)分析這一事件?！?/p>

這種極端的變異性在黑洞累積盤(pán)中可能比天文學(xué)家意識(shí)到的更為常見(jiàn)。許多運(yùn)行和即將建立的觀測(cè)站是為了尋找宇宙現(xiàn)象的短期變化而設(shè)計(jì)的，這種做法被稱為"時(shí)域天文學(xué)"，可以揭示更多類似事件。

邁克爾·洛文斯坦是這項(xiàng)研究的合作者之一，也是一位天體物理學(xué)家，他曾在位于馬里蘭州格林貝爾特的馬里蘭大學(xué)帕克分校的NICER任務(wù)中心和美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心(GSFC)工作。他說(shuō)："這項(xiàng)新研究是個(gè)非常不錯(cuò)的例子，它說(shuō)明了觀測(cè)調(diào)度的靈活性是如何使美國(guó)宇航局和歐空局的任務(wù)能夠研究進(jìn)化相對(duì)較快的物體，并能尋找其平均行為的長(zhǎng)期變化。這個(gè)進(jìn)食黑洞會(huì)回到中斷事件發(fā)生前的狀態(tài)嗎？還是系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了根本性的改變？我們正在繼續(xù)觀察以找出答案。”

關(guān)于此任務(wù)的更多信息

NICER 是美國(guó)宇航局探索者計(jì)劃中的一項(xiàng)天體物理任務(wù)，該計(jì)劃利用太陽(yáng)物理和天體物理科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)創(chuàng)新、精簡(jiǎn)和高效的管理方法，為世界級(jí)的太空科學(xué)調(diào)查提供了不間斷的發(fā)射機(jī)會(huì)。

2012年6月13日，NuSTAR發(fā)射升空，最近慶祝了升空八年。NuSTAR是由加州理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的小型探險(xiǎn)家任務(wù)，由美國(guó)宇航局位于南加州的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室為該機(jī)構(gòu)在華盛頓的科學(xué)任務(wù)理事會(huì)管理，與丹麥技術(shù)大學(xué)和意大利航天局（ASI）合作開(kāi)發(fā)的。該航天器由位于弗吉尼亞州杜勒斯的軌道科學(xué)公司建造。NUSTAR的任務(wù)運(yùn)行中心在加州大學(xué)伯克利分校，官方數(shù)據(jù)存檔于美國(guó)國(guó)家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心(GSFC)的高能天體物理科學(xué)檔案研究中心。ASI提供任務(wù)地面站和鏡像數(shù)據(jù)檔案。加州理工學(xué)院為美國(guó)宇航局管理噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。

歐空局的XMM-牛頓天文臺(tái)于1999年12月從法屬圭亞那庫(kù)魯發(fā)射升空。NASA資助了XMM-牛頓儀器包的元件，并在戈達(dá)德太空飛行中心(GSFC)為美國(guó)宇航局提供了客座觀察設(shè)施，支持美國(guó)天文學(xué)家使用該觀測(cè)站。

戈達(dá)德太空飛行中心(GSFC)與位于賓夕法尼亞州大學(xué)公園的賓夕法尼亞州立大學(xué)、新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和弗吉尼亞州杜勒斯的諾斯羅普·格魯曼創(chuàng)新系統(tǒng)公司合作管理斯威夫特任務(wù)。其他合作伙伴包括英國(guó)萊斯特大學(xué)、英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院穆拉德空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、意大利布雷拉天文臺(tái)和意大利航天局。

BY: Tony Greicius

FY: Glen Li

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