距離地球約 2.6 萬光年之遠(yuǎn)的銀河系中心，一直是天文學(xué)家最感興趣的地方之一，那里蘊(yùn)藏著許多的謎團(tuán)。這是因為在銀心，棲息著一個超大質(zhì)量黑洞SgrA*——其質(zhì)量是太陽的 400 萬倍。天文學(xué)家相信，這個黑洞的一舉一動，都與星系的演化有著莫大的關(guān)聯(lián)。

　　天文學(xué)家相信，幾乎在所有大型星系的中心都有一個超大質(zhì)量黑洞，有一些非常活躍，例如 M87 星系中心的黑洞Powehi，在下圖中可以清晰看到從 M87 星系中央朝兩邊噴射出的噴流：

M87 星系中心的超大質(zhì)量黑洞。

　　相比之下，我們星系中的 SgrA*要平靜的多。但是 SgrA*也可能時不時地變得活躍，在兩項最新的研究中，天文學(xué)家向我們展示了 SgrA*不平靜的一面。

　　1.

　　9 月 12 日，在一項發(fā)表于《自然》期刊的新研究中，天文學(xué)家使用了南非射電天文臺的 MeerKAT 望遠(yuǎn)鏡，在銀河系的中心周圍發(fā)現(xiàn)了兩個“射電氣泡”，與這兩個氣泡相比，那里的所有其他射電結(jié)構(gòu)都顯得相形見絀。這一特征很可能是幾百萬年前在 SgrA*附近發(fā)生的異常高能爆發(fā)所導(dǎo)致的結(jié)果。

　　MeerKAT 射電望遠(yuǎn)鏡由 64 個天線組成，分布在卡納馮附近 8 公里的區(qū)域內(nèi)，于 2018 年春季開始收集數(shù)據(jù)。MeerKAT 有著空前的靈敏度和成像能力，加上它還處于觀測銀心的絕佳地理位置，因此它所捕捉到的銀心射電圖像是有史以來最清晰的。利用這些新的觀測能力，科學(xué)家就能夠拼湊出銀河系中心和潛藏在那里的超大質(zhì)量黑洞的歷史。

　　研究人員估計，幾百萬年前，一場涉及到巨大能量的事件將物質(zhì)從黑洞周圍的區(qū)域噴涌而出，其能量相當(dāng)于約 100 顆恒星發(fā)生的爆炸。他們認(rèn)為，在這種情況下產(chǎn)生的快速帶電粒子與強(qiáng)磁場作用而被加速，產(chǎn)生了射電波氣泡。MeerKAT 看到的射電波穿透了濃密的塵埃云，這些云擋住了來自星系中心的可見光。

　　銀河系中央部分的射電圖像。一系列明亮的特征、爆炸的恒星和新恒星誕生的區(qū)域勾勒出了星系的平面。從銀河系中心發(fā)射出的射電波氣泡在星系平面上下延伸，許多磁化的絲狀結(jié)構(gòu)平行于氣泡運(yùn)行。

　　論文的合著者之一William Cotton說：“我們所觀測到的形狀和對稱性有力地表明了在幾百萬年前，在離我們星系中心黑洞很近的地方發(fā)生了一場威力驚人的事件。那次噴發(fā)事件可能是由于大量星際氣體落入黑洞引起的，也可能是由恒星形成時產(chǎn)生的大規(guī)模爆發(fā)而引起的，這種爆發(fā)能使沖擊波穿過星系中心。實際上，這些膨脹的高能氣泡位于銀河系中心附近的高溫電離氣體中，為其提供能量，并產(chǎn)生我們最終可以在地球上探測到的射電波。”

　　射電氣泡的發(fā)現(xiàn)或許還能解決射電天文學(xué)中的一個古老難題。1984 年，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些絲狀結(jié)構(gòu)，它們只在星系中心出現(xiàn)過。而在氣泡內(nèi)部加速的電子就有可能是這些明亮絲狀結(jié)構(gòu)的來源，它們的長度可以延伸到數(shù)十個秒差距。35 年來，它們的起源一直沒有得到明確的解釋，但新研究將它們與射電氣泡聯(lián)系了起來。

　　2. 在另一篇剛發(fā)表的論文中，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了 SgrA*正在享用著一頓由星際氣體和塵埃組成的大餐。天文學(xué)家Andrea Ghez說：“在我們研究超大質(zhì)量黑洞的 24 年里，從未見過這樣的情況。”

　　研究人員分析了自 2003 年以來，歷經(jīng)了 133 個夜晚對這一黑洞進(jìn)行的 13000 多個觀測結(jié)果。這些圖像是由夏威夷的凱克天文臺和智利的歐洲南方天文臺的甚大望遠(yuǎn)鏡收集的。研究小組在 5 月 13 日發(fā)現(xiàn)，就在黑洞的事件視界(物質(zhì)一旦越過這個邊界就再也無法逃脫的邊界)之外的區(qū)域，其亮度是第二亮的觀測的兩倍。

　　氣體和塵埃在進(jìn)入黑洞的過程中會加熱并產(chǎn)生光。所以亮度的增加表明黑洞吞噬物質(zhì)的速度可能比平常要快。黑洞自身也發(fā)生了迅速的變化：在達(dá)到亮度峰值后，光在短短兩個小時內(nèi)的亮度變成了原有的1/75，觀測到的亮度是由落入黑洞的氣體和塵埃所釋放的輻射造成的。

　　他們還在今年的另外兩個夜晚中觀測到了巨大的變化，這三次變化都是前所未有的。正如上文提到的，SgrA*通常是一個安靜的黑洞，因此到底是什么推動了這場饕餮盛宴，天文學(xué)家還不得而知。

　　有一個解釋認(rèn)為，有一顆名為 S0-2 的恒星在 2018 年夏天最接近黑洞，釋放出了大量氣體，然后于今年抵達(dá)了黑洞。另一種可能性涉及到一個名為 G2 的奇異天體，它很可能是一對雙星，在 2014 年時最靠近黑洞。G2 的外層可能已經(jīng)被黑洞剝離，這或許可以解釋黑洞外的亮度增加。還有一種可能是，亮度與被吸進(jìn)黑洞的大型小行星的消亡相對應(yīng)。

　　一顆名為 S0-2 的恒星圍繞著銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞運(yùn)行。它沒有落入黑洞的魔爪，但它的接近可能是黑洞胃口變好的原因之一。

　　論文的第一作者Tuan Do說：“那晚我看到的第一張圖像中，黑洞非常明亮，我一開始把它誤認(rèn)為是恒星 S0-2，因為我從未見過如此明亮的人馬座A*。但很快我就意識到這一定是黑洞，這是非常令人興奮的。”

　　這一結(jié)果使研究人員提出疑問，這究竟是一次非同尋常的特殊事件，還是黑洞開始要變得活躍的前兆。研究小組還在繼續(xù)觀察這一區(qū)域，并將根據(jù)他們從新圖像中看到的情況來解決這個問題。
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