科學(xué)新發(fā)現(xiàn)！質(zhì)量相當(dāng)于100萬個(gè)太陽，人類可能首次觀測到這一超大質(zhì)量黑洞蘇醒過程

每經(jīng)編輯 杜宇

據(jù)科普中國，前段時(shí)間，歐洲南方天文臺(tái)和智利千禧天體物理研究所的天文學(xué)家報(bào)道稱，人類可能首次觀測到星系中心超大質(zhì)量黑洞的蘇醒過程。

這個(gè)超大質(zhì)量黑洞位于處女座上一個(gè)橢圓星系的中心，距離地球3億光年，質(zhì)量相當(dāng)于100萬個(gè)太陽。在此前幾十年的觀測中，它一直處于平靜的休眠狀態(tài)。從2019年12月開始，它變得異?；钴S，并持續(xù)到現(xiàn)在。該發(fā)現(xiàn)以“一個(gè)百萬倍黑洞質(zhì)量的蘇醒”為題，刊登在《天文與天體物理學(xué)》科學(xué)雜志上。

星系SDSS 1335+0728核心明亮起來。（圖片來源：科普中國）

2019年12月，天文學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)星系SDSS 1335+0728的中心區(qū)域非常明亮。起初，他們以為那只是一個(gè)普通的處于活躍狀態(tài)的超大質(zhì)量黑洞的吸積現(xiàn)象，然而，回顧過去20年的觀測數(shù)據(jù)，都沒有發(fā)現(xiàn)它活躍的跡象，也就是說，這個(gè)超大質(zhì)量黑洞過往一直是“休眠”狀態(tài)，直到近些年才開始“活躍”。

從2019年之后，星系SDSS 1335+0728一直保持著活躍黑洞的輻射特征。

本次觀測到的星系SDSS 1335+0728特性，和其他正處在活躍狀態(tài)的星系核并無太大差異。加利福尼亞理工學(xué)院天文系的研究教授馬修·格雷漢姆猜測，或許這個(gè)星系沒有什么特殊性，我們只是恰巧捕捉到了一個(gè)特別時(shí)刻。

如果把星系中心的超大質(zhì)量黑洞比作一只巨獸，那么這只巨獸在大部分時(shí)間里處于沒有食物可吃的休眠狀態(tài)，只有少部分時(shí)間處于捕食進(jìn)餐的活躍階段，當(dāng)食物被吃光消化后，它會(huì)再次恢復(fù)到平靜狀態(tài)。

如果星系中心的黑洞都要經(jīng)歷一次或多次從平靜狀態(tài)進(jìn)入活躍狀態(tài)、再回到平靜狀態(tài)的周期轉(zhuǎn)換，那么這些狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程，為什么沒有被人們廣泛觀測到呢？這是因?yàn)楹诙茨硞€(gè)狀態(tài)所持續(xù)的時(shí)間（典型時(shí)標(biāo)在百萬年）相對(duì)于人類有限的現(xiàn)代天文觀測歷史（不足百年）來說是非常漫長的。或者說，人類目前的觀測只能目睹整個(gè)黑洞演化歷程中某個(gè)短暫的瞬間。

只有當(dāng)這個(gè)瞬間恰好對(duì)應(yīng)于黑洞從休眠狀態(tài)剛剛向活躍狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)刻，我們才有機(jī)會(huì)目睹黑洞的“蘇醒”。如果在這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)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(guān)鍵時(shí)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。

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)迄今成長最快的黑洞

據(jù)央視新聞2024年2月21日消息，澳大利亞國立大學(xué)研究人員領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)日前在英國《自然·天文學(xué)》雜志上發(fā)表論文說，他們發(fā)現(xiàn)了迄今已知成長最快的黑洞，它每天吞噬掉的物質(zhì)質(zhì)量相當(dāng)于一個(gè)太陽。

據(jù)澳大利亞國立大學(xué)2024年2月20日發(fā)布的新聞公報(bào)，這項(xiàng)研究由該校與墨爾本大學(xué)、歐洲南方天文臺(tái)、法國巴黎索邦大學(xué)合作完成。這個(gè)黑洞的質(zhì)量高達(dá)太陽的170億倍，距離地球超過120億光年。

歐洲南方天文臺(tái)發(fā)布的公報(bào)指出，這個(gè)黑洞所在的類星體代號(hào)為J0529-4351，不僅是迄今觀測到的最明亮類星體，也是迄今觀測到的最明亮天體。

圖片來源：央視新聞

類星體是活動(dòng)星系核，由其中心的超大質(zhì)量黑洞所驅(qū)動(dòng)。當(dāng)黑洞周圍的氣體被吞噬時(shí)會(huì)形成漩渦狀吸積盤，巨大的引力勢(shì)在吸積盤上得以釋放，轉(zhuǎn)化為熱能和電磁輻射，使得類星體異常明亮。

據(jù)介紹，這個(gè)黑洞的吸積盤直徑達(dá)7光年，超過太陽系到其相鄰恒星系統(tǒng)半人馬座阿爾法星系的距離。

論文第一作者、澳大利亞國立大學(xué)天文學(xué)和天體物理學(xué)研究學(xué)院副教授克里斯蒂安·沃爾夫說，這個(gè)黑洞“令人難以置信的成長速度意味著光和熱的大量釋放”，因此它所在的類星體也成為“宇宙中迄今已知的最明亮物體”。

事實(shí)上，J0529-4351一直掩藏在“眾目睽睽之下”。之前，研究人員利用電腦模型分析歐洲航天局“蓋亞”空間探測器采集的相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，錯(cuò)將J0529-4351識(shí)別為一顆恒星，直到最近通過地面望遠(yuǎn)鏡觀測才將其確定為類星體。

132億光年！科學(xué)家發(fā)現(xiàn)迄今最遙遠(yuǎn)黑洞

據(jù)央視新聞2023年11月10日消息，近日，美國科學(xué)家宣布，發(fā)現(xiàn)了迄今為止最遙遠(yuǎn)的黑洞，距離地球約132億光年。這一科研成果本周在國際期刊《自然-天文學(xué)》在線發(fā)表。

結(jié)合美國宇航局錢德拉X射線天文臺(tái)和詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)誕生于宇宙大爆炸后，僅4.7億年的黑洞的跡象，這是利用X射線發(fā)現(xiàn)的最遙遠(yuǎn)的黑洞。

圖片來源：央視新聞

該黑洞位于一個(gè)名為UHZ1的星系中，距地球約132億光年，由美國哈佛-史密森天體物理學(xué)中心科學(xué)家阿科什·波格丹領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)。黑洞形成時(shí)宇宙年齡只有現(xiàn)在的3%。

利用錢德拉探測器經(jīng)過兩周多的觀測，研究人員發(fā)現(xiàn)這個(gè)星系中存在強(qiáng)烈的、過熱的、發(fā)射X射線的氣體，這是一個(gè)不斷增長的超大質(zhì)量黑洞的標(biāo)志。

根據(jù)黑洞在吞噬周圍物質(zhì)過程中發(fā)出的X射線等特征，研究人員估計(jì)這個(gè)黑洞的質(zhì)量在一千萬至一億倍太陽質(zhì)量之間。研究人員說，證據(jù)表明，該黑洞一誕生就巨大無比，質(zhì)量接近其所處星系所有恒星質(zhì)量的總和。但在其附近的宇宙區(qū)域，星系中黑洞的質(zhì)量往往比其中恒星的總質(zhì)量小得多。

位于UHZ1星系前，距地球35億光年的一個(gè)星系起到引力透鏡作用，將UHZ1星系中的光線和X射線放大了大約4倍，使得韋布空間望遠(yuǎn)鏡和錢德拉X射線天文臺(tái)得以捕捉到它們。

研究人員認(rèn)為，這個(gè)黑洞的特征支持了一些天文學(xué)家之前提出的相關(guān)理論，即在宇宙初期會(huì)因?yàn)榫薮蟮男窃铺s而形成大型黑洞。研究人員計(jì)劃進(jìn)一步分析相關(guān)數(shù)據(jù)，以更深入地探索宇宙形成初期的奧秘。

圖片來源：央視新聞視頻截圖

什么是黑洞？

據(jù)央視新聞，中國科學(xué)院上海天文臺(tái)助理研究員趙杉杉表示：黑洞是宇宙當(dāng)中非常有意思的一個(gè)天體，我們都知道，不同的天體，它的引力的強(qiáng)弱是不一樣的。比如說我們?cè)诘厍蛏?，如果想要離開地球的話，就要克服地球的引力。那我們的這個(gè)宇宙飛船，它的速度就要達(dá)到一定的速度才能飛出去，那如果我們想要飛出太陽系的話，我們要克服太陽的引力。太陽的引力比地球更強(qiáng)，所以我們的飛船要飛得更快才能飛出太陽系。天文學(xué)家們就想，會(huì)不會(huì)有一種天體，它的引力非常非常強(qiáng)，以至于你必須要達(dá)到光速，甚至達(dá)到光速也不能飛出去。這樣的天體存在嗎？曾經(jīng)在100多年前，愛因斯坦提出了廣義相對(duì)論，根據(jù)他的理論，就預(yù)言是存在這樣的天體，后來人們管它叫作黑洞。它的引力是全宇宙當(dāng)中最強(qiáng)的一種天體，它的引力強(qiáng)到光線也沒有辦法逃出去。

趙杉杉：黑洞它其實(shí)是比較晚才出現(xiàn)的這個(gè)名字，為什么呢？因?yàn)楣鉀]有辦法跑出來，那它這個(gè)光跑不出來，所以它是黑的，那么叫黑洞。很多人都覺得很奇怪，說宇宙是黑暗的，黑洞也是黑暗的，那么你怎么可能可以從黑的里面看到一個(gè)黑的東西？我們看到的這個(gè)黑洞，它不是孤立在那的，它周圍是有繞著它旋轉(zhuǎn)的、非常熾熱的、繞著它高速旋轉(zhuǎn)的氣體，繞著它旋轉(zhuǎn)并且往里掉的氣體，組成吸積盤。還有一些氣體，被從它的兩極噴出來，叫作噴流。那這個(gè)噴流和吸積盤，它們都是發(fā)光的，盡管黑洞本身它不發(fā)光，但是它周圍的這些物質(zhì)在發(fā)光。那么在這個(gè)發(fā)光的背景上看到一個(gè)黑的不發(fā)光的一個(gè)暗影，這樣子我們就可以看到這個(gè)黑洞的圖像了。

在愛因斯坦的概念里，就是引力越強(qiáng)的天體，它對(duì)時(shí)空彎曲的程度就越高。那比如說我們地球，就是只能把時(shí)空彎曲一小點(diǎn)，然后太陽可以把時(shí)空彎曲得更多。在黑洞中心，可以把時(shí)空彎曲的程度達(dá)到無窮的這樣一個(gè)天體，所以它對(duì)時(shí)空彎曲的能力是最強(qiáng)的。在彎曲的時(shí)空中，光線走的是一個(gè)曲線，所以我們看到的黑洞圖像，是黑洞對(duì)它周圍光線的扭曲所形成的一個(gè)非常神奇的一個(gè)環(huán)狀的圖像。

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