科学家通过研究X射线耀斑产生的光回波，探索我们银河系中心的超大质量黑洞人马座A*（Sgr A*）的历史活动，揭示了其过去频繁的物质消耗以及比现在更明亮的状态。

位于银河系中心的人马座A*是一个不全然沉寂的巨型黑洞。尽管它大多数时间看似平静，但偶尔会吞噬分子气体团或恒星，导致“消化不良”，并向周围空间释放X射线耀斑。

人马座A*是距离地球最近的超大质量黑洞，仅26000光年远。由于其强大的引力场，观察其邻近环境颇具挑战性。不过，通过分析耀斑对附近分子云的影响，天文学家能够间接进行研究。近期发现的一些耀斑回声可追溯至数百年前，表明人马座A*曾频繁地摄取物质。

密歇根州立大学的格蕾丝·桑格-约翰逊和杰克·乌特格两位研究人员深入分析了耀斑及其光回波。他们的研究揭示，在远古时期，当人马座A*吸收物质时，其活跃度较高。这些活动产生的X射线经过长达数百年的旅程，最终反射在附近的分子云上并使其增亮，形成了光回波。这些回波在抵达地球之前又经过了约26000年的旅行。因此，通过研究这些耀斑和光回波，科学家们实际上是在回顾黑洞的过往。

桑格-约翰逊利用NuSTAR任务的数据，搜索由人马座A*的进食习惯引发的X射线耀斑。在这一过程中，她发现了九次此类爆发的证据。

这些剧烈的耀斑因其亮度而格外引人注目，为天文学家提供了一个研究黑洞周边环境的绝佳机会。桑格-约翰逊分析的数据主要来自NuSTAR任务，该任务专注于探测高能X射线和伽马射线，这些射线通常源自星系中心的活动区域、超新星爆炸等重大事件。

桑格-约翰逊收集与分析的数据现构成人马座A*耀斑的数据库。“我们希望通过建立这一数据库，使我们及其他天文学家能够深入分析这些X射线耀斑的特性，并推断出超大质量黑洞极端环境下的物理条件。”桑格-约翰逊表示。

追踪耀斑的回声

在桑格-约翰逊处理NuSTAR数据的同时，本科生研究员杰克·乌特格专注于研究黑洞周围的活动。他分析了近20年来关于一座名为“桥”的巨大分子云的数据，这些数据来源于NuSTAR和欧洲航天局XMM - 牛顿天文台。通常，这座“桥”并不会自行发光。

因此，当天文学家观察到它在X射线中变亮时，便引起了注意。乌特格正在构建人马座A*过去爆发的时间线。“我们看到的亮度增加很可能是人马座A*过去X射线爆发的延迟反射。”他说。“第一次注意到亮度增加是在2008年左右。随后的12年里，这座桥的X射线信号持续增强，直至2020年达到峰值亮度。”

乌特格的研究帮助天文学家确定人马座A*在X射线中的亮度较目前高出五个数量级。这种亮度的增加暗示了我们银心的超大质量黑洞可能吞噬了附近的气体云。据乌特格所述，亮度的变化还揭示了其他特性。他表示：“我们关注这片云层变亮的主要原因之一是可以让我们限制过去人马座A*爆发的亮度。”

人马座A*的光回波揭示了什么

得益于桑格-布朗和乌特格的工作，天文学家们找到了一种新方法来克服观测黑洞周围难题。她说：“耀斑像烟花一样照亮黑暗，帮助我们观察到通常无法看到的事物。这就是为什么天文学家需要了解这些耀斑发生的时间与地点，以便他们可以利用这些光线来研究黑洞的环境。”

天文学家已知黑洞会以不同方式吞没附近的物质，但这些发现帮助他们限定了这种情况的发生频率以及由此产生的耀斑是如何影响邻近天体的。团队负责人、密歇根州立大学助理教授张硕表示，关于这些耀斑发生的频率及历史频率仍有诸多疑问待解。

张教授补充说：“这是我们首次构建了一个长达24年的超大质量黑洞周围分子云的亮度变化情况，这个分子云已经达到了X射线亮度的峰值。这使我们能够了解到大约200年前人马座A*过去的活动。我们的团队将持续这场‘天文考古游戏’，进一步揭开银河系中心的奥秘。”

密歇根州立大学团队的这些研究成果已在美国天文学会2024年夏季会议上发表。


                                        
友情提示
本站部分转载文章，皆来自互联网，仅供参考及分享，并不用于任何商业用途；版权归原作者所有，如涉及作品内容、版权和其他问题，请与本网联系，我们将在第一时间删除内容！  
                                        
联系邮箱：1042463605@qq.com