天文学家观测到距地球 3.6 亿光年黑洞苏醒,开始吞噬周围物质,这一发现有何意义?能影响太阳系吗?

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太空僧的回答

这是一种比较罕见的现象。

早在2019年12月,美国帕洛马山天文台Zwicky Transient Facility (ZTF)就触发了警报,探测到了3.6亿光年外室女座一个被编号为SDSS1335+0728的遥远天体亮度突然增加。这个相当于百万个太阳质量的天体在此之前将近20年的观测期里,在紫外、可见光和红外波段都没有发生过明显的亮度变化。下图黑色虚线处即为触发警报的那一天。

天文学家观测到距地球 3.6 亿光年黑洞苏醒,开始吞噬周围物质,这一发现有何意义?能影响太阳系吗?

天文学和很多人想的不太一样,天文学工作者并不是在晚上盯着望远镜看,而是主要在白天处理计算机中的数据。从数据来看,2021年,它在紫外波段比2004年亮了4倍,自2022年6月以来,中红外波段亮了2倍多,自2024年2月以来,开始出现X射线波段的辐射。这种亮度突变的情况,非常不按常理出牌[1],大家有两种猜测[2]

  • a)是一种恒星潮汐破裂事件(TDE),也就是有恒星靠近黑洞时,被黑洞强大的引力拉伸撕裂,并逐渐形成吸积盘的过程中,构成恒星的气体因旋转加速而被加热后,发出明亮辐射的过程。
  • b)“活动星系核”(Active Galactic Nucleus,简称AGN)亮度变化事件。AGN能够发光的本质是在于其中的超大质量黑洞快速吸积物质,聚集在非常接近黑洞的气体被高速加速后,强烈摩擦让气体加热到几百万度并发出明亮的光,一部分引力势能也会通过辐射的形式释放出去,亮度有时甚至可以比银河系中所有恒星的亮度还要亮,从而使得AGN能够被观测到。

TDE和AGN亮度变化事件都是超大质量黑洞的极端吸积形式。一个重要的主要区别在于有没有较长寿命的吸积盘。在休眠的超大质量黑洞附近,没有长寿命的吸积盘,因此也不存在长寿命的光学波段的宽发射线和高电离窄发射线。相比之下,AGN具有长寿命的吸积盘,会表现出特有的宽和窄的光发射线。

如果被证实为a),那么将是人类天文观测有史以来观测到的时间最长、也是最微弱的TDE事件;如果被证实是b),那么将是观测史上最强的AGN事件。

按道理来说,星系质量越大,其中央黑洞也就越大,也就越容易观测到AGN的存在。但实际观测表明,大部分星系都没有AGN活性,说明AGN活动有可能需要额外的机制才能触发。据猜测,有可能是AGN发出的辐射或者喷流会重新作用于星系本身,从而促进或停止星系的恒星形成,但并没有足够的观测依据,因为变化着的AGN实在是太稀有了。

时间到了2024年4月3日,钱德拉X射线天文台在0.3~2keV拍摄了它的图像:

天文学家观测到距地球 3.6 亿光年黑洞苏醒,开始吞噬周围物质,这一发现有何意义?能影响太阳系吗?

图中半径为1角秒的蓝圈代表触发ZTF警报的区域,红圈代表雨燕号机载X射线望远镜监测到的异常区域。

多年来的观测表明,SDSS1335+0728的光变曲线的指数衰减方式与经典的TDE不相匹配,而且光谱能量分布显示出向蓝色移动的趋势,而经典的TDE不应该有光谱颜色的变化,加上前面说的发射线差异和其它一些数据支持,论文团队认为TDE的可能性并不大,而且也基本排除了超新星爆发的可能。

因此,现在有理由相信,这更有可能是人类黑洞观测史上罕见的、也是最强的AGN事件。

当然,后续的观测数据也有可能推翻这一结论。

意义

首先,不必恐慌,这个黑洞与普通人的生活一点关系都没有,它并不会像有些人想象的那样,吞噬一切。在一定距离之外,黑洞表现的力学特性与同质量的恒星没有太大的区别。所以不会一直吞噬下去,把宇宙都给吃了,这不可能,它只会静静地在自己的轨道上做个安静的吃货,等着食物送上门而已。而且它在3.6亿光年之外,如果不换算的话,光要走3.6亿年才能到地球,3.6亿年前地球刚经历泥盆纪大灭绝,那时三叶虫刚被埋泥里没多久。

作为有可能是人类首次直接观测到的从静止状态转变为AGN状态的黑洞,对它研究的主要意义,在于帮助人类理解黑洞吸积背后的物理原理,同时也会让我们对AGN的形成和演化有更深刻的认识。

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