超大質(zhì)量黑洞是宇宙中質(zhì)量最大的天體之一，它們的巨大引力就像膠水一樣，將整個(gè)星系聯(lián)結(jié)在一起。但大部分的超大質(zhì)量黑洞實(shí)際上是處于休眠狀態(tài)之中的。

但天文學(xué)家近日發(fā)現(xiàn)，有一個(gè)休眠中的黑洞竟然“死而復(fù)生”，并且表現(xiàn)得十分狂暴，將一顆離得很近的恒星“撕”成了碎片。這一過程中釋放出了大量X射線，讓研究人員首次得以對休眠中的黑洞進(jìn)行詳細(xì)的觀察。

通常來說，休眠中的黑洞不會發(fā)出任何光線或輻射，因?yàn)樗鼈儧]有吞噬物質(zhì)。人們只能根據(jù)這些黑洞周圍恒星的運(yùn)行規(guī)律，間接地觀察到它們。但美國馬里蘭大學(xué)和密歇根大學(xué)的天文學(xué)家近日觀察到，在超大質(zhì)量黑洞Swift J1644+57周圍，有一些X射線在一堆圓盤形的廢墟周圍來回反彈。

這個(gè)超大質(zhì)量黑洞位于天龍座的一個(gè)小型星系中央，距地球約38億光年。它似乎剛從休眠狀態(tài)中恢復(fù)了活力，摧毀了一顆恒星。在黑洞吞噬了這顆恒星之后，恒星剩下的部分在黑洞周圍形成了一個(gè)吸積盤，被恒星撕碎時(shí)發(fā)出的X射線所照亮。

進(jìn)行此次研究的主要人物，馬里蘭大學(xué)的天文學(xué)家艾琳·卡拉博士說：“在發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象之前，一直沒有可靠的證據(jù)說明我們觀察到了吸積盤最靠里面的區(qū)域。我們原本以為這些輻射來自于朝向我們的黑洞噴流，或者位置要更偏遠(yuǎn)些，不在中央黑洞附近。而最新的這次研究說明，我們觀察到的X射線其實(shí)非常靠近中央黑洞?！?/p>

當(dāng)恒星太過靠近一個(gè)休眠的黑洞時(shí)，就會被黑洞撕碎，這種現(xiàn)象名叫“潮汐瓦解事件”。這一事件發(fā)生時(shí)，有時(shí)會被發(fā)出的X射線所照亮。而周圍的碎片圈就像手電筒燈泡周圍的反射層一樣，將釋放出的輻射反射出去，并聚焦于一點(diǎn)。

卡拉博士指出：“大多數(shù)‘潮汐瓦解’事件并不會釋放出這么多的高能X射線。但到目前為止，已經(jīng)至少發(fā)生了三次這樣的事件，只不過這是第一次在高潮階段就被我們觀察到的事件?！?/p>

長時(shí)間以來，天文學(xué)家一直認(rèn)為，在“潮汐瓦解”事件期間，高能X射線由在黑洞外面的相對論噴流中產(chǎn)生，即由黑洞噴射出的、速度接近光速的高能粒子束。但天文學(xué)家這次卻觀察到X射線在吸積盤內(nèi)部四處反彈，為上述假設(shè)提供了新的視角。

該研究團(tuán)隊(duì)利用X射線反射測繪技術(shù)，繪制出了吸積盤的內(nèi)部圖像，原理類似于利用聲波的回聲延遲時(shí)間來繪制海床或峽谷地圖。

研究人員通過計(jì)算得出，從吸積盤中不同區(qū)域鐵原子上反射回來的X射線信號的到達(dá)時(shí)間之間存在輕微的延遲?？ɡ┦空f道：“打個(gè)比方，我們知道在大音樂廳中，聲音是如何產(chǎn)生回聲的。既然我們已知聲音的速度，我們就可以利用回聲的延遲狀況，計(jì)算出音樂廳的形狀?！薄坝肵射線繪制吸積盤內(nèi)部圖像也是同理。這是一種全新的技術(shù)，目前才發(fā)展了6年時(shí)間。”

到目前為止，天文學(xué)家對超大質(zhì)量黑洞的了解大部分來自于目前仍在吸收和吞噬物質(zhì)的活躍黑洞。但業(yè)界認(rèn)為，這些黑洞只占到了宇宙中全部超大質(zhì)量黑洞的10%。

此次研究的共同作者——馬里蘭大學(xué)的天文學(xué)家克里斯·雷諾茲教授說：“弄清宇宙中的黑洞總數(shù)量是很重要的。黑洞在宇宙的演變過程中扮演了重要的角色，因此即使它們現(xiàn)在處于休眠狀態(tài)，它們以前也并非如此。如果我們只關(guān)注活躍狀態(tài)的黑洞的話，我們獲取的樣本也許會存在很大的偏差。這些黑洞的旋轉(zhuǎn)情況和質(zhì)量可能都比較接近，因此我們必須對全體黑洞進(jìn)行研究，才能保證結(jié)果不出現(xiàn)偏差。”

利用反射測繪技術(shù)研究潮汐瓦解事件也許能幫助我們在將來探索黑洞的旋轉(zhuǎn)情況。不僅如此，我們還能對這樣的事件進(jìn)行追蹤，觀察當(dāng)黑洞回到休眠狀態(tài)時(shí)，吸積盤是如何停止轉(zhuǎn)動、能量是如何消散的。這些狀態(tài)此前只在教科書中描述過，也許今后我們終將能親眼觀察到它們。

●資料來源：探索網(wǎng)