饕餮盛宴：超大质量黑洞狂食记

原创：牧夫天文

原作：Samantha Mathewson

编译：王茸

校对：王婧彧 杨伯顺 徐钒

美编：刘炎成

后台：库特莉亚芙卡 李子琦

原文链接：

https://www.space.com/strange-black-hole-x-ray-pattern.html

入秋以来，胃口变好的不止我们，一个距离我们相当遥远的超大质量黑洞也是如此。

这个黑洞距离地球2亿5千万光年，处于GSN069星系中心位置。最新的观察显示GSN069星系的中心位置大约每9个小时就会产生一次强烈的X射线爆(X-ray
burst)，这说明这个星系中心的黑洞正在以一定的频率吞噬着大量物质。钱德拉X射线天文台(Chandra X-ray Observatory)
此前还从未探测到类似的超大质量黑洞“狂食”行为。

GSN069中心黑洞模拟图

(Credit: NASA/ESA)

西班牙欧洲空间天文中心的天文学家、同时也是此项研究的首席作者Giovanni

Miniutti介绍说“这个黑洞正在以我们从未见过的速度吞噬着物质，这种行为是史无前例的，我们必须要提出一个新的描述方式来说明这个现象：X射线准周期性爆（X-ray
quasi-periodic eruptions）。”

研究者们通过NASA钱德拉X射线天文台(Chandra
X-ray
Observatory)以及欧空局（ESA）XMM-牛顿太空望远镜，发现这个黑洞的质量是太阳的40万倍。反过来说，这个黑洞每天要进食三次，每次“吃掉”大约4个月球质量的物质。这意味着，这个大胃王黑洞每顿饭要“食用”一亿亿亿磅的物质。

通常情况下，一个超大质量黑洞一般拥有数百万个太阳的质量或者数十亿个太阳的质量。GSN069的中心黑洞在这个度量比例下相对还较小。更大的黑洞通常不会在光度上有频繁的波动，要每隔数月甚至数年才生成一次射线爆。这也许可以解释为什么类似的X射线准周期性爆此前并未被观测到。

X射线爆每9小时就被探测到一次，这种周期性的爆发引起了研究者极大的兴趣。

(Credit: NASA/CXO/CSIC-INTA/G.Miniutti et al.; Optical: DSS)

在2018年12月24日，XMM-牛顿太空望远镜就观测到了两次射线爆，发现了这个黑洞不同寻常的“进食”规律。2019年1月16日和17日，又记录了5次射线爆。将近一个月之后，钱德拉在2月14日记录了额外的3次射线爆。

以上三图分别为2018年12月24日、2019年1月16日以及2019年2月14日的光变曲线记录

(Credit: NASA/ESA)

西班牙欧洲空间天文中心的天文学家、此项研究的共同作者Richard Saxton指出，“通过对两方面数据的分析，我们至少对这些周期性射线爆进行了54天的观测。这给了我们一个绝佳的机会来见证物质流入超大质量黑洞时的重复性加速与减速。”

每9小时，黑洞的亮度也会按照进食的间隔而变化。

(Credit: ESA/XMM-Newton; G. Miniutti & M. Giustini (CAB, CSIC-INTA, Spain))

研究者也发现射线爆发生时，X射线的喷发亮度增长了近20倍，物质跌入黑洞时变热了2.5倍。然而，这些流入黑洞的热气起源仍然是个谜。

另一名共同作者Margherita Giustini认为：“X射线喷发的源头是黑洞将要被吞噬的天体慢慢撕裂并逐步吃掉。但是对于重复性爆发来说，这就是另外一个故事了，需要通过更多的数据和新的理论模型来解释。”

关于这项研究的论文已发表在9月11日的《自然》上。

『天文时刻』 牧夫出品

微信公众号：astronomycn

尘埃场内的鸢尾花星云

Credit: Markus Bauer