天文学家实时捕捉到反复出现的黑洞喷发

天文学家实时捕捉到反复出现的黑洞喷发。图片来源：Pixabay/CC0 公有领域

（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（Shreejaya Karantha）：35年来，IC 3599星系中心的黑洞第三次爆发，这一次，天文学家们正在密切关注它。IC 3599是一个距离我们大约2.8亿光年的星系，之前在1990年和2010年曾两次如此剧烈地爆发过，但这两次爆发都是在它们消退后才拼凑起来的。这是研究人员第一次实时观察到这些爆发之一。概述其多波长分析的论文于7月10日发布在arXiv预印本服务器上。

由于喷发反复发生，人们自然会好奇它们的根源是什么。这些巨型耀斑被认为是吸积盘本身的不稳定性，或是黑洞撕裂恒星的潮汐扰动事件。

1990年和2010年喷发后，天文学家自2013年起使用尼尔·盖雷尔斯·斯威夫特天文台（Swift）对该黑洞进行每月监测。2025年10月的数据显示，IC 3599的亮度是其平时“低”状态的50倍。为进一步研究，北肯塔基大学的D. Grupe领导团队利用Swift、XMM-Newton及地面望远镜在利克天文台、兴隆天文台和高加索山地天文台进行了后续观测。

利用宿主-星系质量关系，他们估算黑洞的质量约为200万太阳质量。研究发现，该光度与黑洞在最大理论极限吸积时的预期值一致。用XMM-Newton望远镜进行的12万秒专门观测显示，X射线亮度以重复模式上下振荡，可能周期约为7.4小时。

地面望远镜（Lick、Xinglong、CMO）拍摄了许多新的或显著变亮的发射线，尤其是高度电离铁的“日冕线”，这些线在银河系安静时无法被看到。这可能表明爆发是电离气体，远远超出黑洞的周围环境。

IC 3599的XMM-Newton EPIC pn光变曲线显示出强烈的振荡图案。图片来源：arXiv（2026年）。DOI：10.48550/arxiv.2607.09036

结合分析中的若干线索，研究人员倾向于吸积盘中的辐射压力不稳定性，认为IC 3599反复出现巨型爆发是原因。在黑洞的内盘中，光本身对气体施加的巨大压力使该区域变得不稳定。气体积聚，达到极限，引发向内的突然塌陷，引发喷发。圆盘随后空了，冷却后缓慢补充——重复这个循环，但时间尺度并非完全固定。

已知三次爆发之间的间隔不同（大约19.5年，然后大约15.7年）。团队表示，真正周期性地发生的机制——比如恒星或紧致物体在固定轨道上反复扰动盘面——则可能性要小得多。

研究人员在论文中解释说，一些替代理论仍无法完全排除。有可能一颗恒星正在被黑洞反复剥离，每次都会损失一点能量，这可能会逐渐缩小其轨道，或者使其变得更椭圆、更摇晃。星系中也可能存在两个相互绕行的黑洞，这可能导致IC 3599中出现的不规则亮度增强和衰减。但研究人员指出，这两种观点都无法解释爆发的某些特性。

研究人员强调，X射线亮度每7.4小时波动一次，需要“特别关注”。这一时间尺度与少数活跃星系中观察到的“准周期振荡”（QPOs）现象相符，尽管数据尚不足以完全确定，且这些事件的原因尚不明确。

总体来看，IC 3599记录到的爆发，亮度接近黑洞最大可能亮度，加上丰富的X射线和光学数据，暗示内部盘不稳定可能是触发因素。团队总结道：“IC 3599在爆发峰值的爱丁顿极限吸积，且其XMM-牛顿爆发光变曲线呈现出类似QPO的异常图案，为我们提供了极端条件下吸积物理的独特见解。”