是什么导致超大质量黑洞准周期性爆发？

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天文学家现在把最近发现的来自遥远星系中超大质量黑洞的耀斑称为准周期喷发。巨大的黑洞像蜡烛一样有规律地闪烁，但从12月开始在GSN 069中看到的快速、重复的变化是一种全新的东西。

遥远星系GSN 069核心的活动黑洞的X射线视图，距离我们大约2.5亿光年远。动画的上半部分显示了欧空局X射线空间望远镜XMM-牛顿的观测结果。下图显示了黑洞X射线亮度相对于其“休眠”水平的变化。

欧空局于2019年9月11日表示，其X射线空间望远镜XMM-牛顿探测到了来自遥远星系中一个巨大黑洞的前所未有的周期性X射线辐射耀斑。这些科学家在一份声明中说，这些耀斑可以帮助解释活动黑洞的一些神秘行为。

活动黑洞是那些仍在积极吞咽由其星系提供的物质（恒星、气体、尘埃）的黑洞。我们倾向于在遥远的星系中看到活跃的超大质量黑洞-比如在一个名为GSN 069的星系中观测到的耀斑黑洞，该星系位于大约2.5亿光年之外，与我们银河系中心更为静止的超大质量黑洞形成对比(尽管今年早些时候银河系的中心黑洞似乎也吞噬了什么东西)。在GSN 069的中央黑洞中发现的耀斑中，天文学家说：2018年12月24日，发现光源的亮度突然增加了100倍，然后在一小时内变暗到正常水平，9小时后又重新亮起。

西班牙马德里天体生物中心的乔瓦尼·米努蒂（Giovanni Miniutti）说：“这完全出乎意料。巨大的黑洞像蜡烛一样有规律地闪烁，但是从去年12月开始在GSN 069中看到的快速、重复的变化是完全新的东西。”

在这个黑洞正在爆发的消息传开后，其他的望远镜都开始关注它。XMM-牛顿在接下来的几个月里进行了后续观测，NASA的钱德拉X射线天文台也是如此。这些望远镜证实：遥远的黑洞仍然保持着节奏，每隔九个小时就会发出几乎周期性的X射线爆发。

研究人员称这种新现象为“准周期性爆发（QPEs）”。

活动星系GSN 069的光学和X射线视图

你可能听说过黑洞是黑色的，因为没有光线可以逃脱它们。那么是什么在“燃烧”呢？耀斑来自于吸积过程。它发生在气体、尘埃或恒星碎片落过不可返回点(称为事件视界)之前。在最终坠入事件视界之前，物质形成一个由旋转物质组成的扁平环，称为吸积盘。X射线耀斑来自正在被吸进黑洞并在这个过程中加热的物质。

在吸积盘中有各种机制可以产生这种类型的准周期信号，可能与接近中心黑洞的吸积流的不稳定性有关。或者，喷发可能是由于盘状物质与第二个物体（另一个黑洞）的相互作用，或者可能是先前被黑洞破坏的恒星的残留物。

科学家们认为尽管之前没有人观察到这种现象，像刚才看到的那样的周期性耀斑可能在宇宙中很常见。他们的声明解释：以前可能没有发现这种现象，因为遥远星系核心的大多数黑洞，质量是太阳质量的数百万到数十亿倍，比GSN 069中的黑洞要大得多，GSN 069的质量只比我们的太阳大约40万倍。

黑洞越大，质量越大，它所显示的亮度波动就越慢，因此一个典型的超大质量黑洞不会每隔九个小时爆发一次，而是每几个月或几年爆发一次。这将使检测变得不太可能，因为观察很少跨越这么长的一段时间。

像在GSN 069中发现的那些准周期喷发，可以提供一个自然的框架来解释在相当一部分活跃黑洞中观察到的一些令人费解的模式，这些黑洞的亮度似乎变化得太快，很难用现有的理论模型来解释。

我们知道许多巨大的黑洞，它们的亮度在几天或几个月内以因非常大的因素上升或衰减，而我们预计它们的变化速度会慢得多。但是，如果其中一些变化对应于类似于GSN 069中发现的喷发的上升或衰减阶段，那么这些系统的快速变化(目前看来是不可行的)自然可以得到解释。

新的数据和进一步的研究将告诉我们这个类比是否真的成立。

活动星系GSN 069的X射线耀斑

在GSN 069中发现的准周期性喷发也可以解释在几乎所有明亮的、吸积的超大质量黑洞的X射线发射中观察到的其他有趣的性质。目前，这组天文学家正试图组织他们对遥远星系GSN 069的研究；例如，他们正试图确定这个星系在首次探测到周期性喷发时的定义性质。欧空局的XMM-牛顿项目科学家诺伯特·沙特尔（Norbert Schartel）说：GSN 069是一个非常吸引人的来源，有可能成为黑洞吸积领域的参考。

他们认为，知道要寻找什么，也将帮助他们更有效地使用XMM-牛顿和钱德拉等X射线望远镜，从其他遥远星系的其他超大质量黑洞中寻找更多的准周期喷发。

2018年末，银河系GSN 069中的超大质量黑洞-大约2.5亿光年远-被观察到它的亮度突然增加了100倍，然后在一小时内变暗回到正常水平，然后在9小时后再次亮起。从那时起，它继续这些准周期耀斑。科学家想知道是什么导致了他们。


原文地址：今日头条