神秘的天文信號顯示有黑洞噴射物直指地球

天文學家已經(jīng)確定了一個令人難以置信的明亮的X射線、光學和無線電信號的來源，該信號出現(xiàn)在宇宙邊緣距離我們的一半處。該信號被命名為AT 2022cmc，是今年早些時候由加利福尼亞的Zwicky瞬變設施發(fā)現(xiàn)的。今天（11月30日）發(fā)表在《自然-天文學》上的研究結果表明，它可能來自于一個物質(zhì)的噴射，以接近光速的速度從一個超大質(zhì)量的黑洞中噴射出來。

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包括來自麻省理工學院和伯明翰大學的研究人員在內(nèi)的研究小組認為，噴流是一個突然開始吞噬附近恒星的黑洞的產(chǎn)物，在這個過程中釋放了大量的能量。他們的發(fā)現(xiàn)可以為超大質(zhì)量黑洞如何進食和生長提供新的線索。

茲威基瞬變設施使用安裝在南加州帕洛瑪天文臺的塞繆爾-奧斯欽望遠鏡上的最先進的寬視場相機掃描天空。資料來源：帕洛瑪天文臺/加州理工學院

天文學家已經(jīng)觀察到了其他這樣的"潮汐破壞事件"，即TDEs，其中一顆經(jīng)過的恒星被黑洞的潮汐力撕碎了。然而，AT 2022cmc比迄今為止發(fā)現(xiàn)的任何TDE都要亮，而且在大約85億光年之外，也是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最遠的TDE。

研究小組利用歐洲南方天文臺在智利的甚大望遠鏡測量了與AT 2022cmc的距離。

伯明翰大學的副教授Matt Nicholl博士說。"我們的光譜告訴我們，這個源頭很熱：大約3萬度，這是典型的TDE。但是我們也看到了這個事件發(fā)生地的星系對光線的一些吸收。這些吸收線向更紅的波長高度偏移，告訴我們這個星系比我們預期的要遠得多！"

位于智利阿塔卡馬沙漠的帕拉納爾天文臺的超大型望遠鏡，或稱VLT。資料來源：A. Ghizzi Panizza/ESO

這樣一個遙遠的事件怎么會在我們的天空中顯得如此明亮？研究小組說，黑洞的噴流可能直接指向地球，使信號看起來比噴流指向任何其他方向的時候更亮。這種效應是"多普勒增強"，類似于路過的警報器發(fā)出的放大的聲音。

AT 2022cmc是迄今為止探測到的第四個多普勒增強的TDE，也是2011年以來觀察到的第一個此類事件。它也是第一個用光學巡天發(fā)現(xiàn)的被提升的TDE。隨著更強大的望遠鏡在未來幾年的啟動，它們將揭示出更多的TDEs，這可以揭示出超大質(zhì)量黑洞是如何成長并塑造其周圍的星系的。

在AT 2022cmc的最初發(fā)現(xiàn)之后，研究小組使用中子星內(nèi)部成分探索器（NICER）集中研究了這個信號，這是一個在國際空間站上運行的X射線望遠鏡。

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美國宇航局的中子星內(nèi)部成分探測器（NICER），在中間，是國際空間站上的一個X射線望遠鏡。資料來源：美國宇航局

"前三天的情況看起來很正常，"Dheeraj"DJ"Pasham回憶說，他是這項研究的第一作者。"然后我們用X射線望遠鏡觀察它，我們發(fā)現(xiàn)的是，這個源比最強大的伽馬射線暴余輝要強大100倍。"

通常情況下，天空中這種明亮的閃光是伽馬射線暴--從大質(zhì)量恒星坍縮中噴出的極端X射線射流。

伯明翰大學的助理教授Benjamin Gompertz博士領導了伽馬射線暴的對比分析工作。"他說："伽馬射線暴是這樣的事件的通常嫌疑人。然而，盡管它們很亮，但一顆塌陷的恒星所能產(chǎn)生的光是有限的。因為AT 2022cmc如此明亮，持續(xù)時間如此之長，我們知道一定有什么真正巨大的東西在推動它--一個超大質(zhì)量黑洞。"

極端的X射線活動被認為是由"極端吸積事件"驅(qū)動的，當被撕碎的恒星落入黑洞時產(chǎn)生了一個碎片的漩渦。事實上，研究小組發(fā)現(xiàn)，AT 2022cmc的X射線亮度與之前探測到的三個TDEs相當，雖然比它們更亮。

"它可能正在以每年一半的太陽質(zhì)量的速度吞噬恒星，"Pasham估計。"這種潮汐破壞很多都發(fā)生在早期，而我們能夠在黑洞開始吞噬恒星的一周內(nèi)，就捕捉到這個事件。"

"我們預計未來會有更多這樣的TDEs，"共同作者Matteo Lucchini補充說。"然后，我們可能最終能夠解釋黑洞究竟是如何發(fā)射這些極其強大的噴流的。"