超大质量黑洞有时会疯狂进食——这就是它们知道晚餐时间到了的方式

大多数星系的中心都有一个超大质量黑洞，其质量是太阳的数百万倍甚至数十亿倍。但究竟是什么让这些黑洞如此巨大，仍然是一个巨大的谜团。这些庞大的宇宙怪物不会凭空出现——它们需要一段时间才能积累这么多重量。但它们也不只是不断进食的机器：就像冬眠的动物一样，它们在休眠和活动之间来回移动，没有任何明确的原因。

《自然天文学》杂志最近发表的一项研究表明，触发它们进食时间的因素可能比我们想象的还要复杂。一个国际研究小组刚刚观察到一个超大质量黑洞以一种完全出乎意料的方式进入长期增长状态，这既让我们了解了黑洞如何增长到巨大的质量比例，也强调了我们对整个宇宙星系中心发生的事情了解甚少。

在我们观测到的所有超大质量黑洞中，大约有 10% 似乎在任何时候都在积极吸积物质——从周围环境中吸收宇宙气体。“这些吸积过程应该会持续数万到数千万年，”特拉维夫大学天文学家、新研究的主要作者本尼·特拉克滕布罗特 (Benny Trakhtenbrot) 说。之前的模型假设，要使超大质量黑洞在如此长的时间内进入疯狂的吸积状态，宿主星系必须将一些冷气体传递到黑洞所在的中心，从而引发稳定的吸积流的形成。

然而，进食期往往是短暂的。近年来，人们密切关注“潮汐瓦解事件”，即不知情的恒星在距离恒星太近时被撕裂并吞噬。“在这种‘潮汐瓦解事件’中，从恒星上剥离的物质可能会形成短暂的吸积流，”特拉克滕布洛特说。吸积会迅速增加，但也会随着恒星气体完全消耗或消散而结束。

特拉赫滕布洛特说：“我们看到的情况与这两种情况不同”，它既像一场吞噬星空的零食时光，又明显是一场狼吞虎咽的盛宴。

这项新发现围绕着一个叫做 AT 2017bgt 的事件展开，这是 2017 年 2 月由全天自动超新星调查观测到的一种奇怪现象，该调查的望远镜遍布全球。天文学家最初认为，这一发生在近 8 亿光年外一对重叠星系中的事件是潮汐扰动，因为它发出了强烈的辐射，使该地区的亮度比 2004 年高出 50 多倍。

但 Trakhtenbrot 和他的同事很快意识到还有其他因素在起作用。尽管潮汐破坏事件结束得更快，但这种强化吸积已经持续了两年多，而且还在继续。使用 30 多个其他地面和太空望远镜进行的为期一年的观测表明，AT 2017bgt 正在发射一种额外的高速紫外线辐射成分，即所谓的“鲍文荧光”特征，这种特征从未在超大质量黑洞吸积过程中被观察到过。

最终，这些发现既令人信服又令人困惑。AT 2017bgt 是一个进入长期吸积状态的黑洞，但其过程让人想起了潮汐破坏事件，尽管没有迹象表明恒星被撕裂并变成晚餐。这是超大质量黑洞为长期盛宴做准备的全新方式。

此外，研究人员怀疑这个过程“可能并不像人们想象的那么罕见”，Trakhtenbrot 说。“我们发现了更多表现出相同行为的来源。可能还有更多类似的事件被忽视和/或错误分类。”

这些发现都不是定论。三个类似事件只是一个小样本，而黑洞吸积的图景仍然非常初步。特拉赫滕布罗特强调，需要进行一系列后续研究，以更有力地验证其他超大质量黑洞是否表现出这种行为，并制定更长的时间表来了解这一过程的开始和结束。

尽管如此，特拉克滕布洛特认为，如果一切都经得起推敲，这个新模型可以解释大爆炸后第一个十亿年内超大质量黑洞的起源。“我们还没有到达那里，”他说，“但每一个事件——事实上是更神秘的事件——都让我们更接近这些更广泛的目标。”这将有助于了解位于银河系中心的超大质量黑洞是否会决定醒来并开始另一个长达数百万年的摄食周期。