银河系的隐藏黑洞

去年钱德拉X射线天文台记录到来自我们星系中心的巨大X射线耀斑，使天文学家比以往任何时候都更接近他们大多数人认为潜伏在那里的黑洞。“这项发现将我们带向了极限，”亚利桑那大学的X射线天文学家富尔维奥·梅利亚说。梅利亚和其他人声称，这耀眼的爆发来自距离黑洞表面仅数光分的地方。尽管研究人员仍在推测耀斑的成因，但他们已经用它来测试关于黑洞的几种理论，并对黑洞的大小设定了新的限制。

自 20 世纪 70 年代末以来，天文学家一直在观测银河系核心的一个名为人马座 A* 的天体。通过射电望远镜观察，人马座 A* 显得如此明亮，以至于许多人认为只有黑洞的引力才能为其提供能量。黑洞是巨大的恒星天体，它们的引力场导致周围的时空自身折叠，从而形成所谓的奇点，任何东西，甚至是光，都无法从中逃脱。研究人员认为，人马座 A* 是一个被旋转的气体盘包围的黑洞。引力加速了气体原子中的原子核和电子，导致它们辐射出不同种类的光。大部分光会散射到我们和银河系核心之间的星际尘埃中，但无线电波和 X 射线可以穿透尘埃的遮罩到达地球。

支持科学新闻

如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。

只有无线电波才能穿透我们稠密的大气层，因此直到两年前美国宇航局最先进的钱德拉 X 射线天文台发射后，科学家们才能够观察到来自人马座 A* 的 X 射线。起初，人马座 A* 看起来比预期的要暗得多，天体物理学家得出的结论是，黑洞周围的物质一定比他们之前认为的要少。他们修改后的计算预测，当大块物质落入黑洞时，会定期从黑洞爆发大耀斑。但是，直到去年钱德拉观测到来自银河系中心的 X 射线爆发之前，没有人看到过这样的耀斑。该耀斑的亮度是太阳的 50 倍，持续了大约三个小时。当它结束时，研究人员确信他们已经见证了来自银河系黑洞的壮观事件。

此后，研究人员利用有关耀斑的信息，对黑洞的大小和周围的物质施加了新的限制。在三小时事件的 10 分钟内，耀斑短暂地变暗。天文学家只需要那一点闪烁就可以确定耀斑的大小。由于耀斑的不同区域只能以光速相互反应，因此如果整个耀斑在 10 分钟内变暗，则耀斑的宽度不能超过 10 光分。

十分钟光对应于 1 亿英里的距离，大约是从地球到太阳的距离，因此研究人员确定耀斑的大小不大于地球的轨道。这使得它比预测的黑洞大小大约大 20 倍，但研究人员认为它可能更小。宾夕法尼亚州立大学的戈登·加米尔解释说，在黑洞表面附近，时间会减慢至停止，他是发现耀斑的团队的成员。因此，研究人员用来确定耀斑大小的 10 分钟表观间隔实际上可能更短。无论精确时间如何，产生耀斑的气体都比以往观测到的任何其他物体都更接近黑洞表面。

在此发现之前，研究人员无法排除银河系中心 270 万太阳质量引力场的其他解释。例如，一簇死亡的中子星或大量的微中子球可以导致银河系核心的引力。但是耀斑的小区域使这些理论和其他理论都告一段落，只剩下了黑洞的可能性。“目前，我们没有其他物理解释，”麻省理工学院的研究小组负责人弗雷德里克·巴加诺夫说。

尽管耀斑提供了有关银河系黑洞的关键信息，但科学家仍然不确定是什么原因导致了它。一种可能性是，认为存在于黑洞表面周围的巨大磁场引发了耀斑。像我们太阳周围的磁场一样，这些黑洞的磁场会定期“重新连接”，这个过程可能会将物质从其表面附近抛射出去。另一种理论是，一个彗星大小的物体坠入黑洞引发了 X 射线风暴。如果真是这样，巴加诺夫说，那将是“非常令人兴奋的”。“就像那里的物质在它坠落之前给我们寄了一张明信片一样，”他说。

在不久的将来，天文学家希望观察到第二个耀斑——这次同时让钱德拉和射电望远镜都在观测。结合无线电波和 X 射线信息可以帮助他们更精确地确定耀斑的位置，并将进一步证实黑洞理论。但最终，天文学家只有在实际看到黑洞的表面或事件视界后才能证明银河系中心潜伏着黑洞。“对我来说，这将是明确的证明，”巴加诺夫说。并且至少需要 10 年的时间，新一代天文台才能做到这一点。