星系SDSS J1354+1327(位于图像中心下方)拥有一个超大质量黑洞,该黑洞在过去10万年内曾两次“打嗝”喷发能量。较早的喷发能量在星系左下方可见,呈现出弥漫的蓝绿色光晕。最近的一次喷发能量则表现为星系中心左上方的一道明亮的蓝白色弧线。其伴星系SDSS J1354+1328位于图像中心正上方。(来源:NASA、ESA和J. Comerford/科罗拉多大学博尔德分校)超大质量黑洞位于几乎所有(如果不是全部)大质量(也可能包括低质量)星系的中心。它们的质量范围从数百万到数十亿个太阳质量不等,它们可以贪婪地吞噬物质,也可以完全不吞噬,这取决于周围的环境。但有一点是明确的:黑洞的“餐桌礼仪”并不好,科罗拉多大学博尔德分校的研究人员组成的团队上周在美国天文学会第231届会议上证实了这一点。该团队捕捉到了星系SDSS J1354+1327(简称J1354)中的一个超大质量黑洞,它有着“零食”周围物质,然后因此喷发能量的历史。在两次进食之间,黑洞相对处于休眠状态。这个休眠期持续了大约10万年,在宇宙时间尺度上转瞬即逝,但对于人类来说绝非如此。这项由科罗拉多大学的Julie Comerford在华盛顿特区会议上提出,并于11月6日发表在《天体物理学杂志》上的研究,识别出了两次独立的喷发,即两次喷流事件:一次古老的喷发即将消散,一次则预示着一次非常近期的进食。这是首次为单个星系识别出两次独立的事件。
两次独立事件
J1354 是在斯隆数字巡天中识别出的一个星系;它距离地球约8亿光年。天文学家使用钱德拉X射线天文台、哈勃空间望远镜、W.M. 凯克天文台和阿帕奇点天文台,通过X射线和可见光对J1354进行了成像。通过结合这些不同图像的数据,他们发现了一个巨大的、弥漫的“锥形”气体,从星系中心隆起处(超大质量黑洞所在位置)向下延伸3万光年。这些气体被约10万年前超大质量黑洞发出的巨大辐射爆发电离了——这意味着其原子失去了电子。

在黑洞的北侧,天文学家看到一股冲击波正穿过气体,距离黑洞已有3000光年。这次喷发是黑洞最近一次进食的结果。在这两次事件之间,黑洞可能处于更加休眠的状态——这是此类天体的预期行为,根据Comerford的说法,它们会经历一个“吃零食、打嗝、午睡,然后再次吃零食和打嗝”的循环。当放大J1354的图像时,另一个谜题也逐渐明朗——该星系靠近一个伴星系,该伴星系可能在过去与其发生过相互作用。这两个星系的碰撞将物质汇聚到超大质量黑洞处,并提供了促使黑洞打嗝的巨额“餐点”。
银河系的“打嗝”
如果你认为这种“打嗝”行为只存在于遥远的(或其他)星系,那就大错特错了。这种行为被认为是黑洞的普遍特征,它们在其存在的过程中,应该以10万年的时间尺度“闪烁”开关许多次。但是,虽然捕捉到一次事件并不一定罕见,但识别出两次过去进食的遗迹却前所未有。“幸运的是,我们恰好在这个时候观测到了这个星系,能够清晰地看到两次事件的证据,”Comerford在新闻稿中说道。银河系的超大质量黑洞,现在处于“午睡”阶段,也经历过这个循环。它最近一次“打嗝”的痕迹今天仍然可见,即在银河系平面上方和下方延伸的两团气体泡,被称为费米泡。这些泡泡是在2015年由NASA的费米伽马射线望远镜发现的,它们是我们黑洞在600万到900万年前进食的残余。目前,J1354和银河系的超大质量黑洞都处于Comerford所说的“银河系食物昏迷”状态。但这种情况可能会改变——CU的Scott Barrows说:“我们银河系的超大质量黑洞现在正处于一次大餐后的午睡阶段,就像J1354的黑洞过去一样。所以我们也预计,我们星系的超大质量黑洞将像J1354的黑洞一样,再次大快朵颐。”














