从沉寂到活跃：巨型黑洞“苏醒”

欧洲航天局的XMM – 牛顿卫星在研究一个新苏醒的黑洞发出的持续时间最长、能量最强的X射线爆发中发挥着关键作用。实时观测这种奇特行为，为我们提供了一个独特机会，以更多了解这些强大事件以及大质量黑洞的神秘行为。

虽然我们知道超大质量黑洞（质量是太阳的数百万倍）潜伏在大多数星系的中心，但它们的特性使其难以被发现和研究。与普遍认为的黑洞不断“吞噬”物质不同，这些引力巨兽可以长时间处于休眠、不活跃状态。

位于室女座中距离我们3亿光年的遥远且普通的星系SDSS1335 + 0728中心的黑洞就是如此。在沉寂数十年后，它突然发光，最近开始产生前所未有的X射线闪光。

2019年末首次出现活动迹象，当时该星系意外开始明亮发光，引起了天文学家的注意。经过数年研究，他们得出结论，所看到的异常变化可能是黑洞突然“开启”——进入活跃期的结果。该星系明亮、致密的中心区域现在被归类为活动星系核，昵称“安斯基”。

“当我们首次在光学图像中看到安斯基发光时，我们触发了使用美国国家航空航天局（NASA）的雨燕X射线空间望远镜进行后续观测，并查看了eROSITA X射线望远镜的存档数据，但当时我们没有看到任何X射线发射的证据，” 德国欧洲南方天文台的研究员、首次探索该黑洞激活的团队负责人宝拉·桑切斯·萨埃斯说。

然后，2024年2月，由智利瓦尔帕莱索大学研究员洛雷娜·埃尔南德斯 – 加西亚领导的一个团队开始几乎定期地观测到来自安斯基的X射线爆发。

“这一罕见事件为天文学家提供了一个实时观测黑洞行为的机会，使用X射线空间望远镜XMM – 牛顿以及NASA的NICER、钱德拉和雨燕。这种现象被称为准周期爆发，或QPE。QPE是短暂的耀发事件。这是我们首次在一个似乎正在苏醒的黑洞中观测到此类事件，” 洛雷娜解释道。

“2019年发现了首例QPE事件，从那以后我们只探测到少数几例。我们还不明白是什么导致了它们。研究安斯基将帮助我们更好地理解黑洞以及它们是如何演化的。”

“XMM – 牛顿在我们的研究中发挥了关键作用。它是唯一足够灵敏的X射线望远镜，能够探测到爆发之间较微弱的X射线背景光。借助XMM – 牛顿，我们可以测量安斯基变得多暗，这使我们能够计算出安斯基发光并开始闪烁时释放多少能量。”

黑洞的引力会捕获靠得太近的物质，并将其撕裂。例如，被捕获恒星的物质会被散布成一个炽热、明亮、快速旋转的盘，称为吸积盘。目前的观点是，QPE是由一个物体（可能是一颗恒星或一个小黑洞）与这个吸积盘相互作用引起的，并且它们与恒星的毁灭有关。但没有证据表明安斯基摧毁了一颗恒星。

安斯基反复爆发的非凡特征促使研究团队考虑其他可能性。吸积盘可能是由黑洞从其周围捕获的气体形成的，而不是由解体的恒星形成。在这种情况下，X射线耀斑将来自盘中高能激波，由一个小天体穿过并扰乱轨道物质而反复引发。

“来自安斯基的X射线爆发持续时间是典型QPE的十倍，亮度也是十倍，” 团队成员、美国麻省理工学院博士生乔欣·查克拉博蒂说。

“每次爆发释放的能量比我们在其他地方看到的多一百倍。安斯基的爆发还显示出有史以来观测到的最长周期，约4.5天。这将我们的模型推到了极限，并挑战了我们关于这些X射线闪光是如何产生的现有观点。”

能够实时观测安斯基的演化，为天文学家提供了一个前所未有的机会，以更多了解黑洞以及它们引发的高能事件。

“对于QPE，我们仍处于模型比数据多的阶段，我们需要更多观测来了解正在发生的事情，” 欧洲航天局研究员兼X射线天文学家埃尔万·昆廷说。

“我们曾认为QPE是小天体被大得多的天体捕获并向其螺旋下降的结果。安斯基的爆发似乎在告诉我们一个不同的故事。这些重复爆发也可能与引力波有关，欧洲航天局未来的LISA任务可能能够探测到。”

“进行这些X射线观测至关重要，它们将补充引力波数据，帮助我们解开大质量黑洞令人困惑的行为之谜。”