银河系中心超大质量黑洞的低语

我们银河系心脏处的这只巨兽潜伏得如此隐秘，以至于很长一段时间里，许多科学家都不确定它是否真的存在。

这个巨兽的第一个线索出现在 1974 年 2 月，当时天文学家布鲁斯·巴里克（Bruce Balick）和罗伯特·布朗（Robert Brown）在距离地球约 26,000 光年远的银河系正中心发现了一个异常紧凑的无线电波源。布朗随后将这个神秘的天体命名为“人马座 A*”（发音为“A star”），以它在天空中出现的星座命名。接着，这个区域又出现了更多奇怪的迹象：同一地点有微弱的 X 射线溢出，周围环绕着骚动的气体触须，而最能说明问题的是，一群恒星毫无明显原因地疯狂绕行。

通过追踪这些恒星的运动，天文学家得以估算出那个看不见的、指挥着一切的天体的质量。由此，他们建立了一个令人信服的证据，证明人马座 A* 实际上是一个黑洞——它是银河系中最大的黑洞，质量是太阳的 430 万倍，直径约为 2500 万公里。在黑洞的外边界，也就是事件视界，时空结构像瀑布一样以光速向内流动。任何被卷入那股气流的东西都将进行一场单程的灭亡之旅，在穿越事件视界时从我们的现实中消失，然后进入一个与宇宙其他部分隔绝的内部领域。

考虑到人马座 A* 惊人的引力威力，如此平静的存在显得有些奇怪。现在，由巴黎狄德罗大学的 Maïca Clavel 领导的一个团队发现，这个黑洞目前的温和表现隐藏着一个狂野的过去。她探测到了人马座 A* 曾经咆哮着苏醒的“回声”。相关的观测表明，即使是黑洞目前所谓的“沉睡”，也并非像最初看起来那么平静。而且，更多的戏剧性事件可能即将发生，也许就在今年晚些时候。

银心处的低语

在不受干扰的情况下，黑洞几乎完全处于惰性状态。它们只在遇到任何外部物质时才会变得凶猛，这些物质会被卷入事件视界外快速旋转的漩涡，即吸积盘。当吸积盘向内螺旋时，它会变得异常炽热并发出强烈的辐射。人马座 A* 目前如此暗淡，这表明它一定处于“饥饿”状态，只有微量的物质能够渗入。

但是，Clavel 很好奇，当银河系中心的“进食时间”到来时会发生什么？她和她的同事们仔细研究了 NASA 的太空 X 射线望远镜（Chandra X-ray Observatory）的观测数据，以寻求答案。从 1999 年到 2011 年，Chandra 一直在监测人马座 A* 周围的区域，记录了一系列有趣的 X 射线闪烁。

在一篇发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）上的新论文中，Clavel 将这些闪烁识别为“光回声”，是某个久远事件的反映。来自黑洞附近的强烈辐射爆发向外传播，撞击周围气体云中的铁原子，然后反射回地球，在原始爆发很久之后才在这里变得可见。（访问 chandra.harvard.edu 观看一个关于光回声的酷炫视频。）

通过一丝不苟地分析光照模式的变化，Clavel 和她的团队推断，人马座 A* 在过去几个世纪中经历的不仅仅是一次，而是两次独立的爆发。不幸的是，许多细节在回声中已经丢失。Clavel 懊恼地说：“这两次耀斑的确切日期、它们的先后顺序以及其间的辐射水平都很难评估。”但回声的亮度却能很好地反映原始事件的峰值亮度：当人马座 A*“活跃”时，其能量是今天的至少一百万倍。换句话说，它曾短暂地像一百万个太阳一样明亮。

至于人马座 A* 最初为何会失控，Clavel 和她的同事们提出了几种解释，都指向了黑洞间歇性的野蛮本性。它可能剥离了附近一颗恒星的外层，导致一对恒星相互作用并消耗了释放出的气体，或者吞噬了某些行星。

事实上，其他研究人员可能已经捕捉到了人马座 A* 这种进食行为，尽管规模要小得多。几乎每天，Chandra 都会捕捉到适度的耀斑，在此期间，黑洞会发光 160 倍，持续数小时。天文学家 Kastytis Zubovas 将这些事件解释为当一颗直径至少 10 公里的小行星或彗星进入黑洞约 1 亿公里范围内时，迅速被撕碎并吞噬所引起的“打嗝”。

Clavel 推断的人马座 A* 数百年前的双重爆发，也可能解释了为什么我们这只巨型黑洞如今如此“收敛”。黑洞的众多悖论之一是，在进食过程中，它们往往会“饿死”自己。这些爆发可能清空了附近区域的气体：由于没有物质落入，人马座 A* 进入了一种近乎休眠的状态。

前方宇宙的烟火

黑洞研究人员梦想着能够亲眼目睹人马座 A* 苏醒的瞬间。令他们欣喜和惊叹的是，他们可能很快就能如愿了。（不用担心；我们离得足够远，是安全的。）就在你阅读这些文字的时候，一个被称为 G2 的大型气体云正以每小时 1000 万公里的速度掠过黑洞。这是科学家们第一次看到这样的景象。

来自德国马克斯·普朗克地外物理研究所（Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics）的 Stefan Gillessen 的最新研究表明，黑洞强大的引力已经将 G2 扭曲成了一个长长的、蛇形团块，其前端已经完全缠绕在人马座 A* 周围。在最近的时候，G2 将与事件视界保持约 250 亿公里的距离，足以让它不太可能被完全吸入。但这个气体云是如此细长，以至于它需要整整一年才能完全清除黑洞区域，而且仍有很大的惊喜空间。

G2 也可能以另一种方式制造烟花，因为人马座 A* 很可能被许多更小的黑洞所包围。就像头发会聚集在浴缸排水口周围一样，银河系中质量最大的物体倾向于螺旋式地向下落入中心。结果，据估计，有 20,000 个黑洞，每个都有城市大小，质量是太阳的几倍，正围绕着人马座 A* 运行。当 G2 吹过这个黑暗的“蜂群”时，这些更小的黑洞可能会卷起零散的气体，并以 X 射线爆发的形式发光，这些爆发可能被 Chandra 或 NASA 的 NuStar 空间望远镜探测到。

无论人马座 A* 和它的“同伴们”苏醒时会发生什么，天文学家们都将以前所未有的精度进行观测。事件视界望远镜项目正在将全球约十二个不同的天文台连接起来，实际上创建一个与地球一样大的单一射电接收器。这个名字揭示了项目的目标：解析距离我们 26,000 光年远的人马座 A* 事件视界处正在发生的细节。

近距离观察一个巨兽是什么样子？我们即将找出答案。

[本文最初以“当一只沉睡的巨兽醒来时”的印刷版形式出现。]