逃亡之星可能解释神秘的黑洞消失法

此页面上的两个插图显示了一个黑洞，该黑洞周围有一个气体盘，在该盘部分分散之前（上方）和之后（下方）。在此顶图中，黑洞上方的白光球是黑洞电晕，这是一组超热气体粒子，当来自磁盘的气体掉入黑洞时形成。碎片向圆盘坠落的痕迹是被黑洞的重力所撕裂的恒星剩下的残骸。

黑洞正在进食的迹象消失了，也许是当星星打断了宴会的时候。该事件可能会为这些神秘物体带来新的见解。

在遥远星系的中心，一个黑洞正在慢慢消耗一团气体，该气体盘绕其旋转，就像水绕着引流器盘旋一样。当一股稳定的气体被滴入张开的花胶中时，超热粒子聚集在磁盘上方和下方的黑洞附近，产生了灿烂的X射线辉光，可以在地球上3亿光年之外看到。已知这些被称为黑洞电晕的超高温气体集合会显示出明显的光度变化，随着黑洞的进给，其亮度变亮或变暗多达100倍。

但是两年前，天文学家敬畏地注视着银河系中被称为1ES 1927 + 654的黑洞电晕的X射线完全消失，在大约40天内消失了10,000倍。它几乎立即开始反弹，大约100天后，它的亮度比事件发生前高出近20倍。

黑洞电晕发出的X射线光是黑洞馈电的直接副产品，因此1ES 1927 + 654所发出的光消失了，很可能意味着食物的供给已被切断。在《天体物理学杂志快报》的一项新研究中，科学家们假设一颗失控的恒星可能太靠近黑洞并被撕裂了。如果是这种情况，来自恒星的快速移动碎片可能会撞毁了整个磁盘部分，从而短暂分散了气体。

该图显示了来自恒星的碎片将圆盘中的某些气体分散后，导致电晕消失的黑洞。

这项研究的主要作者，智利圣地亚哥的迭戈·波特莱斯大学助理教授克劳迪奥·里奇说：“通常情况下，我们在黑洞上不会看到这样的变化。”“真是太奇怪了，一开始我们认为数据可能有问题。当我们看到它是真实的时，那是非常令人兴奋的。但是我们也不知道我们在处理什么。我们没有交谈过的人看到过这样的事情。”

像1ES 1927 + 654中的星系一样，宇宙中几乎每个星系都可能在其中心拥有一个超大质量的黑洞，其质量比太阳大数百万或数十亿倍。它们通过消耗包围它们的气体（也称为吸积盘）来生长。由于黑洞不会发射或反射光，因此无法直接看到它们，但是来自日冕和吸积盘的光提供了一种了解这些黑暗物体的方法。

作者的恒星假说还受到以下事实的支持：在X射线信号消失前的几个月，地球上的观测站发现该盘在可见光波长（人眼可以看到的波长）下明显变亮。这可能是由于恒星碎片与磁盘最初碰撞造成的。

深层发掘

1ES 1927 + 654中消失的事件之所以独特，不仅是因为亮度发生了戏剧性的变化，还因为天文学家能够对其进行深入研究。可见光耀斑促使Ricci和他的同事要求使用NASA的中子星内部成分探测器（NICER）（国际空间站上的X射线望远镜）对黑洞进行后续监视。NICER总共在15个月内观察了265次该系统。NASA的尼尔·盖勒斯·斯威夫特天文台（也可以在紫外线下观察该系统），NASA的核光谱望远镜阵列（NuSTAR）和ESA（欧洲航天局）的XMM-牛顿天文台（具有NASA的参与）。

当日冕发出的X射线消失时，NICER和Swift观察到了来自系统的低能X射线，因此，这些天文台在整个事件中共同提供了连续的信息流。

尽管一个任性的明星似乎是最有可能的罪魁祸首，但作者指出，对于史无前例的事件可能还有其他解释。观察结果的一个显着特征是亮度的整体下降并不是平稳的过渡：每天，NICER检测到的低能X射线显示出巨大的变化，有时在短短8小时内亮度变化100倍。在极端情况下，已知黑洞电晕会变亮或变暗100倍，但时间要长得多。这种持续数月之久的快速变化是非同寻常的。

麻省理工学院物理学助理教授，这项新研究的合著者艾琳·卡拉（Erin Kara）说：“这个数据集有很多困惑。”“但这令人兴奋，因为这意味着我们正在学习有关宇宙的新知识。我们认为星级假说是一个很好的假设，但我也认为我们将在很长一段时间内对此事件进行分析。”

在黑洞积积盘中，这种极端变化可能比天文学家所意识到的更为普遍。许多正在运行的和即将到来的天文台都是为了寻找宇宙现象的短期变化而设计的，这是一种被称为“时域天文学”的实践，它可以揭示出更多类似的事件。

“这项新的研究很好地说明了观察计划的灵活性如何使NASA和ESA任务能够研究相对快速演化的物体并寻找其平均行为的长期变化，”该研究的合著者，马里兰大学学院公园NICER任务的天体物理学家，以及马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心（GSFC）。“这个喂食的黑洞会恢复到破坏事件之前的状态吗？还是从根本上改变了系统？我们正在继续观察以找出答案。”

有关任务的更多信息

NICER是NASA的“探索者”计划中的一项天体物理学机遇使命，它利用太阳物理学和天体物理学领域的创新，精简和高效的管理方法，为来自世界各地的世界级科学研究提供频繁的飞行机会。

NuSTAR于2012年6月13日发射升空，最近庆祝了太空诞生八周年。NuSTAR与丹麦技术大学和意大利航天局（ASI）合作开发，由加州理工学院（Caltech）领导并由美国国家航空航天局（NASA）的喷气推进实验室管理，用于该机构位于华盛顿的科学任务部。该航天器是由位于弗吉尼亚杜勒斯的轨道科学公司制造的。NuSTAR的任务运营中心位于加州大学伯克利分校，官方数据档案位于NASA GSFC的高能天体物理科学档案研究中心。ASI提供任务的地面站和镜像数据存档。加州理工学院为NASA管理JPL。

ESA的XMM-牛顿天文台于1999年12月从法属圭亚那的库鲁发射升空。NASA资助了XMM-Newton仪器套件的组件，并在GSFC上提供了NASA来宾观察员设施，该设施支持美国天文学家对天文台的使用。

GSFC与宾夕法尼亚州大学公园的宾州州立大学，新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室以及弗吉尼亚州杜勒斯市的诺斯罗普·格鲁曼创新系统公司合作管理Swift任务。其他合作伙伴包括英国莱斯特大学和英国伦敦大学学院的穆拉德空间科学实验室，意大利的布雷拉天文台以及意大利航天局。

阅读天文学家观看黑洞的日冕神秘消失的信息，然后再次出现，以获取更多有关这项研究的信息。

参考：C. Ricci，E。Kara，M。Loewenstein，B。Trakhtenbrot，I。Arcavi，R。Remillard，AC Fabian，KC Gendreau，“变幻的活跃银河核中的X射线电晕的破坏和消遣” ，Z。Arzoumanian，R。Li，何LC，CL MacLeod，E.Cackett，D.Altamirano，P.Gandhi，P.Kosec，D.Pasham，J.Steiner和C.-H. Chan，2020年7月16日，《天体物理学杂志快报》。
10.3847 / 2041-8213 / ab91a1