11 月 8 日消息,美國加州理工學院的天文學家觀測到了有史以來最強烈、最遙遠的一次黑洞能量爆發。相關成果已於 11 月 4 日發表於《自然・天文學》。
這一現象被認為源自一顆 30 倍太陽的大質量恆星,由於其過於接近超大質量黑洞而被撕裂吞噬,從而釋放出了比太陽亮 10 萬億倍以上的光芒,堪稱一場宇宙級的「煙花表演」。當然,由於光速有限,天文學家觀測到的實際上是很早以前發生的宇宙事件。
研究團隊認為,這一耀斑來自一個名為 J2245+3743 的活動星系核(AGN),其中心黑洞質量約為太陽的 5 億倍,距離地球約 100 億光年。
加州理工學院天文學研究教授、論文第一作者馬修・格雷厄姆(Matthew Graham)表示:「該天體的能量特徵表明它極其遙遠且異常明亮,這與我們以往見過的任何活動星系核都不同。」目前天文學家仍在持續監測這一耀斑的衰減過程。格雷厄姆指出,由於宇宙膨脹導致的「宇宙時間膨脹」效應,事件發生地的時間流逝更慢,「我們所看到的七年,相當於那裡的兩年」,因此科學家實際上是在「以四分之一倍速觀看這一事件的回放」。
研究團隊在分析各種可能性後認為,這一耀斑最有可能是由潮汐瓦解事件(TDE)引起的。潮汐瓦解指當恆星過於接近超大質量黑洞時,其引力會將恆星撕裂並緩慢吞噬。
格雷厄姆形容,這一事件就像「一條魚被鯨吞至半途」。團隊估算,這次被吞噬的恆星至少有太陽質量的 30 倍,是目前觀測到最大規模的此類事件。此前紀錄保持者「Scary Barbie」所釋放的能量僅為此次事件約三十分之一。
大多數已知的約百起潮汐瓦解事件並非發生在活動星系核中。由於 AGN 自身存在氣體盤物質流動,能產生強烈的能量變化,往往掩蓋潮汐瓦解信號。而這次 J2245+3743 的能量異常巨大,使得它更易被觀測到。
2018 年首次觀測時,研究團隊利用加州理工學院的 200 英寸哈雷望遠鏡分析其光譜,但當時並未發現特殊之處。到 2023 年,當團隊發現耀斑衰減速度較慢後,便使用夏威夷的凱克天文台獲取了新光譜,確認其亮度遠超一般 AGN。
紐約城市大學教授、論文合著者薩維克・福特(K. E. Saavik Ford)表示,研究團隊最初必須確認該天體確實如此明亮,並排除「定向輻射」可能性。NASA 的寬視場紅外巡天探測器(WISE)數據最終證實,J2245+3743 確為各向同性發光,是目前記錄中最亮的黑洞耀斑。她指出:「如果將整個太陽的質量完全轉化為能量,這個耀斑釋放的能量規模就相當於那樣的程度。」
團隊排除了超新星爆發等其他可能性,認為最合理的解釋是一顆極大質量恆星在 AGN 吸積盤中被黑洞緩慢撕裂。福特指出:「這類質量巨大的恆星極為罕見,但我們認為在 AGN 吸積盤內,恆星可以通過吸積物質而不斷增長。」這一發現意味著宇宙中或存在更多類似事件。研究人員計劃繼續利用 ZTF 和美國能源部及國家科學基金會支持的薇拉・魯賓天文台數據尋找類似信號。
格雷厄姆總結道:「若沒有 ZTF,我們不會發現如此罕見的事件。經過七年的持續觀測,我們能夠看到天空中任何亮度變化的天體過去與未來的演化。」