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奇怪！黑洞進食跡象消失了！也許是因為一顆恒星打斷了這場盛宴

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2022年9月09日 -
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黑洞進食跡象消失了！也許是因為一顆恒星打斷了這場盛宴。 這一事件可能使人們對這些神秘物體有了新的認識。 
在遙遠的星系中心，一個黑洞正在慢慢消耗圍繞它旋轉的氣體盤。 當一股穩定的涓涓細流般的氣體被拉進巨大的黑洞時，超熱粒子聚集在黑洞附近，在圓盤的上下方產生一種在3億光年之外的地球上都可以看到的明亮的X射線光。 這些被稱為黑洞日冕的超熱氣體集合，在黑洞進食時，其發光度、增亮度或變暗度都明顯變化高達100倍。 
但兩年前，天文學家驚奇的發現，一個名為1ES 1927+654的星系中黑洞日冕的X射線完全消失了，在大約40天內衰減了10000倍。 但這之後，幾乎立刻開始反彈，大約100天後亮度變得比事件發生前亮了近20倍。 
來自黑洞日冕的X射線是黑洞進食的直接副產品，因此，1ES 1927+654光線消失可能意味著其食物供應被切斷。 在《天體物理學雜志快報》的一項新研究中，科學家推測一顆逃逸的恒星可能離黑洞太近而被撕裂了。 如果是這樣的話，恒星上快速移動的碎片可能會撞擊到圓盤的一部分使氣體暫時散開。 
智利聖地亞哥的迭戈·波特萊斯大學助理教授、該項研究的主要作者克勞迪奧·裏奇說："我們通常不會看到黑洞在增大過程中出現這樣的變化。 這太奇怪了，起初我們以為數據可能出了問題。 但當我們看到它是真實的，這非常令人興奮。 但我們也不知道我們在處理什麼：我們交談過的人都沒有見過這樣的事情。 ”
宇宙中幾乎每個星系的中心都可能有一個超大質量黑洞，就像1ES 1927+654中的黑洞一樣，質量比太陽大數百萬或數十億倍。 它們通過消耗包圍它們的氣體（也稱為吸積盤）而生長。 由於黑洞不會發出或反射光，因此無法直接看到它們，但來自其日冕和吸積盤的光提供了一些了解這些暗物體的方法。 
作者的恒星假說也得到了以下事實的支持：即在X射線信號消失前幾個月，地球上的觀測站看到圓盤在可見光波長（人眼可見的波長）中明顯變亮。 這可能是由於恒星碎片與圓盤的初始碰撞造成的。 
深入研究
1ES 1927+654中的消失事件之所以獨特，不僅是因為亮度發生了急劇變化，還因為天文學家能夠對其進行深入研究。 可見光耀斑促使Ricci和他的同事們要求使用NASA的中子星內部組成探測器NICER對黑洞進行後續監測，該探測器是國際空間站上的一台X射線望遠鏡。 NICER 總共在 15 個月內觀察了系統 265 次。 美國宇航局的尼爾·蓋勒斯·斯威夫特天文台（該觀測站也在紫外光下觀測到該系統）以及美國宇航局的核光譜望遠鏡陣列（NuSTAR）和歐空局的XMM-牛頓天文台（由美國宇航局參與）獲得了額外的X射線監測
當日冕的X射線消失時，NICER和Swift觀察到來自系統的低能X射線，因此，這些觀測站在整個事件中提供了不間斷的信息流。 
盡管一個難以捉摸的恒星似乎最有可能是罪魁禍首，但作者指出，這一前所未有的事件可能還有其他解釋。 觀測到的一個顯著特點是亮度整體下降但並非平穩過渡：NICER每天檢測到的低能X射線顯示出巨大的變化，有時亮度在短短8小時內變化100倍。 在極端情況下，我們已知的情況是黑洞日冕會變亮或變暗100倍，但時間跨度要長得多。 這種連續數月發生的快速變化是非同尋常的。 
麻省理工學院物理學助理教授、這項新研究的合著者艾琳·卡拉說：“這個數據庫有很多謎題。 但這很令人興奮，因為這意味著我們正在學習一些關於宇宙的新東西。 我們認為恒星假說是一個很好的議題，但我也認為我們將在很長一段時間內分析這一事件。 ”
這種極端的變異性在黑洞累積盤中可能比天文學家意識到的更為常見。 許多運行和即將建立的觀測站是為了尋找宇宙現象的短期變化而設計的，這種做法被稱為"時域天文學"，可以揭示更多類似事件。 
邁克爾·洛文斯坦是這項研究的合作者之一，也是一位天體物理學家，他曾在位於馬裏蘭州格林貝爾特的馬裏蘭大學帕克分校的NICER任務中心和美國宇航局戈達德太空飛行中心(GSFC)工作。 他說："這項新研究是個非常不錯的例子，它說明了觀測調度的靈活性是如何使美國宇航局和歐空局的任務能夠研究進化相對較快的物體，並能尋找其平均行為的長期變化。 這個進食黑洞會回到中斷事件發生前的狀態嗎？還是系統已經發生了根本性的改變？我們正在繼續觀察以找出答案。 ”
關於此任務的更多信息
NICER 是美國宇航局探索者計劃中的一項天體物理任務，該計劃利用太陽物理和天體物理科學領域內創新、精簡和高效的管理方法，為世界級的太空科學調查提供了不間斷的發射機會。 
2012年6月13日，NuSTAR發射升空，最近慶祝了升空八年。 NuSTAR是由加州理工學院領導的小型探險家任務，由美國宇航局位於南加州的噴氣推進實驗室為該機構在華盛頓的科學任務理事會管理，與丹麥技術大學和意大利航天局（ASI）合作開發的。 該航天器由位於弗吉尼亞州杜勒斯的軌道科學公司建造。 NUSTAR的任務運行中心在加州大學伯克利分校，官方數據存檔於美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心(GSFC)的高能天體物理科學檔案研究中心。 ASI提供任務地面站和鏡像數據檔案。 加州理工學院為美國宇航局管理噴氣推進實驗室。 
歐空局的XMM-牛頓天文台於1999年12月從法屬圭亞那庫魯發射升空。 NASA資助了XMM-牛頓儀器包的元件，並在戈達德太空飛行中心(GSFC)為美國宇航局提供了客座觀察設施，支持美國天文學家使用該觀測站。 
戈達德太空飛行中心(GSFC)與位於賓夕法尼亞州大學公園的賓夕法尼亞州立大學、新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國家實驗室和弗吉尼亞州杜勒斯的諾斯羅普·格魯曼創新系統公司合作管理斯威夫特任務。 其他合作夥伴包括英國萊斯特大學、英國倫敦大學學院穆拉德空間科學實驗室、意大利布雷拉天文台和意大利航天局。 
BY: Tony Greicius
FY: Glen Li
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黑洞進食跡象消失了！也許是因為一顆恒星打斷了這場盛宴。這一事件可能使人們對這些神秘物體有了新的認識。

在遙遠的星系中心，一個黑洞正在慢慢消耗圍繞它旋轉的氣體盤。當一股穩定的涓涓細流般的氣體被拉進巨大的黑洞時，超熱粒子聚集在黑洞附近，在圓盤的上下方產生一種在3億光年之外的地球上都可以看到的明亮的X射線光。這些被稱為黑洞日冕的超熱氣體集合，在黑洞進食時，其發光度、增亮度或變暗度都明顯變化高達100倍。

但兩年前，天文學家驚奇的發現，一個名為1ES 1927+654的星系中黑洞日冕的X射線完全消失了，在大約40天內衰減了10000倍。但這之後，幾乎立刻開始反彈，大約100天後亮度變得比事件發生前亮了近20倍。

來自黑洞日冕的X射線是黑洞進食的直接副產品，因此，1ES 1927+654光線消失可能意味著其食物供應被切斷。在《天體物理學雜志快報》的一項新研究中，科學家推測一顆逃逸的恒星可能離黑洞太近而被撕裂了。如果是這樣的話，恒星上快速移動的碎片可能會撞擊到圓盤的一部分使氣體暫時散開。

智利聖地亞哥的迭戈·波特萊斯大學助理教授、該項研究的主要作者克勞迪奧·裏奇說："我們通常不會看到黑洞在增大過程中出現這樣的變化。這太奇怪了，起初我們以為數據可能出了問題。但當我們看到它是真實的，這非常令人興奮。但我們也不知道我們在處理什麼：我們交談過的人都沒有見過這樣的事情。”

宇宙中幾乎每個星系的中心都可能有一個超大質量黑洞，就像1ES 1927+654中的黑洞一樣，質量比太陽大數百萬或數十億倍。它們通過消耗包圍它們的氣體（也稱為吸積盤）而生長。由於黑洞不會發出或反射光，因此無法直接看到它們，但來自其日冕和吸積盤的光提供了一些了解這些暗物體的方法。

作者的恒星假說也得到了以下事實的支持：即在X射線信號消失前幾個月，地球上的觀測站看到圓盤在可見光波長（人眼可見的波長）中明顯變亮。這可能是由於恒星碎片與圓盤的初始碰撞造成的。

深入研究

1ES 1927+654中的消失事件之所以獨特，不僅是因為亮度發生了急劇變化，還因為天文學家能夠對其進行深入研究。可見光耀斑促使Ricci和他的同事們要求使用NASA的中子星內部組成探測器NICER對黑洞進行後續監測，該探測器是國際空間站上的一台X射線望遠鏡。NICER 總共在 15 個月內觀察了系統 265 次。美國宇航局的尼爾·蓋勒斯·斯威夫特天文台（該觀測站也在紫外光下觀測到該系統）以及美國宇航局的核光譜望遠鏡陣列（NuSTAR）和歐空局的XMM-牛頓天文台（由美國宇航局參與）獲得了額外的X射線監測

當日冕的X射線消失時，NICER和Swift觀察到來自系統的低能X射線，因此，這些觀測站在整個事件中提供了不間斷的信息流。

盡管一個難以捉摸的恒星似乎最有可能是罪魁禍首，但作者指出，這一前所未有的事件可能還有其他解釋。觀測到的一個顯著特點是亮度整體下降但並非平穩過渡：NICER每天檢測到的低能X射線顯示出巨大的變化，有時亮度在短短8小時內變化100倍。在極端情況下，我們已知的情況是黑洞日冕會變亮或變暗100倍，但時間跨度要長得多。這種連續數月發生的快速變化是非同尋常的。

麻省理工學院物理學助理教授、這項新研究的合著者艾琳·卡拉說：“這個數據庫有很多謎題。但這很令人興奮，因為這意味著我們正在學習一些關於宇宙的新東西。我們認為恒星假說是一個很好的議題，但我也認為我們將在很長一段時間內分析這一事件。”

這種極端的變異性在黑洞累積盤中可能比天文學家意識到的更為常見。許多運行和即將建立的觀測站是為了尋找宇宙現象的短期變化而設計的，這種做法被稱為"時域天文學"，可以揭示更多類似事件。

邁克爾·洛文斯坦是這項研究的合作者之一，也是一位天體物理學家，他曾在位於馬裏蘭州格林貝爾特的馬裏蘭大學帕克分校的NICER任務中心和美國宇航局戈達德太空飛行中心(GSFC)工作。他說："這項新研究是個非常不錯的例子，它說明了觀測調度的靈活性是如何使美國宇航局和歐空局的任務能夠研究進化相對較快的物體，並能尋找其平均行為的長期變化。這個進食黑洞會回到中斷事件發生前的狀態嗎？還是系統已經發生了根本性的改變？我們正在繼續觀察以找出答案。”

關於此任務的更多信息

NICER 是美國宇航局探索者計劃中的一項天體物理任務，該計劃利用太陽物理和天體物理科學領域內創新、精簡和高效的管理方法，為世界級的太空科學調查提供了不間斷的發射機會。

2012年6月13日，NuSTAR發射升空，最近慶祝了升空八年。NuSTAR是由加州理工學院領導的小型探險家任務，由美國宇航局位於南加州的噴氣推進實驗室為該機構在華盛頓的科學任務理事會管理，與丹麥技術大學和意大利航天局（ASI）合作開發的。該航天器由位於弗吉尼亞州杜勒斯的軌道科學公司建造。NUSTAR的任務運行中心在加州大學伯克利分校，官方數據存檔於美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心(GSFC)的高能天體物理科學檔案研究中心。ASI提供任務地面站和鏡像數據檔案。加州理工學院為美國宇航局管理噴氣推進實驗室。

歐空局的XMM-牛頓天文台於1999年12月從法屬圭亞那庫魯發射升空。NASA資助了XMM-牛頓儀器包的元件，並在戈達德太空飛行中心(GSFC)為美國宇航局提供了客座觀察設施，支持美國天文學家使用該觀測站。

戈達德太空飛行中心(GSFC)與位於賓夕法尼亞州大學公園的賓夕法尼亞州立大學、新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國家實驗室和弗吉尼亞州杜勒斯的諾斯羅普·格魯曼創新系統公司合作管理斯威夫特任務。其他合作夥伴包括英國萊斯特大學、英國倫敦大學學院穆拉德空間科學實驗室、意大利布雷拉天文台和意大利航天局。

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