距離地球約 2.6 萬(wàn)光年之遠的銀河系中心，一直是天文學(xué)家最感興趣的地方之一，那里蘊藏著(zhù)許多的謎團。這是因為在銀心，棲息著(zhù)一個(gè)超大質(zhì)量黑洞SgrA*——其質(zhì)量是太陽(yáng)的 400 萬(wàn)倍。天文學(xué)家相信，這個(gè)黑洞的一舉一動(dòng)，都與星系的演化有著(zhù)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(gè)超大質(zhì)量黑洞，有一些非?；钴S，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(shí)不時(shí)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 望遠鏡，在銀河系的中心周?chē)l(fā)現了兩個(gè)“射電氣泡”，與這兩個(gè)氣泡相比，那里的所有其他射電結構都顯得相形見(jiàn)絀。這一特征很可能是幾百萬(wàn)年前在 SgrA*附近發(fā)生的異常高能爆發(fā)所導致的結果。

　　MeerKAT 射電望遠鏡由 64 個(gè)天線(xiàn)組成，分布在卡納馮附近 8 公里的區域內，于 2018 年春季開(kāi)始收集數據。MeerKAT 有著(zhù)空前的靈敏度和成像能力，加上它還處于觀(guān)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(lái)最清晰的。利用這些新的觀(guān)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(wàn)年前，一場(chǎng)涉及到巨大能量的事件將物質(zhì)從黑洞周?chē)膮^域噴涌而出，其能量相當于約 100 顆恒星發(fā)生的爆炸。他們認為，在這種情況下產(chǎn)生的快速帶電粒子與強磁場(chǎng)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(lái)自星系中心的可見(jiàn)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，許多磁化的絲狀結構平行于氣泡運行。

　　論文的合著(zhù)者之一William Cotton說(shuō)：“我們所觀(guān)測到的形狀和對稱(chēng)性有力地表明了在幾百萬(wàn)年前，在離我們星系中心黑洞很近的地方發(fā)生了一場(chǎng)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(shí)產(chǎn)生的大規模爆發(fā)而引起的，這種爆發(fā)能使沖擊波穿過(guò)星系中心。實(shí)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)現或許還能解決射電天文學(xué)中的一個(gè)古老難題。1984 年，天文學(xué)家發(fā)現了一些絲狀結構，它們只在星系中心出現過(guò)。而在氣泡內部加速的電子就有可能是這些明亮絲狀結構的來(lái)源，它們的長(cháng)度可以延伸到數十個(gè)秒差距。35 年來(lái)，它們的起源一直沒(méi)有得到明確的解釋?zhuān)卵芯繉⑺鼈兣c射電氣泡聯(lián)系了起來(lái)。

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

　　研究人員分析了自 2003 年以來(lái)，歷經(jīng)了 133 個(gè)夜晚對這一黑洞進(jìn)行的 13000 多個(gè)觀(guān)測結果。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鏡收集的。研究小組在 5 月 13 日發(fā)現，就在黑洞的事件視界(物質(zhì)一旦越過(guò)這個(gè)邊界就再也無(wú)法逃脫的邊界)之外的區域，其亮度是第二亮的觀(guān)測的兩倍。

　　氣體和塵埃在進(jìn)入黑洞的過(guò)程中會(huì )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：在達到亮度峰值后，光在短短兩個(gè)小時(shí)內的亮度變成了原有的1/75，觀(guān)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(gè)夜晚中觀(guān)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(gè)安靜的黑洞，因此到底是什么推動(dòng)了這場(chǎng)饕餮盛宴，天文學(xué)家還不得而知。

　　有一個(gè)解釋認為，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，然后于今年抵達了黑洞。另一種可能性涉及到一個(gè)名為 G2 的奇異天體，它很可能是一對雙星，在 2014 年時(shí)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。

　　一顆名為 S0-2 的恒星圍繞著(zhù)銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞運行。它沒(méi)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(shuō)：“那晚我看到的第一張圖像中，黑洞非常明亮，我一開(kāi)始把它誤認為是恒星 S0-2，因為我從未見(jiàn)過(guò)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。”

　　這一結果使研究人員提出疑問(wèn)，這究竟是一次非同尋常的特殊事件，還是黑洞開(kāi)始要變得活躍的前兆。研究小組還在繼續觀(guān)察這一區域，并將根據他們從新圖像中看到的情況來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
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