熟悉的星系新的惊喜，天鹅座A中央黑洞附近发现明亮新天体

文：郑娟娟

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天鹅座A（Cygnus A）是一个射电星系（radio galaxy），并且是天空中最强大的射电源之一。像所有的射电星系一样，它拥有活跃的星系核（AGN）。在它的中心，盘踞着一个超大质量黑洞，其质量至少是太阳质量的10亿倍。最近，天文学家发现，这个超大质量黑洞似乎有了一个新同伴。

图片：艺术概念图，描绘的是天鹅座A中央黑洞附近新发现的可能存在的超大质量黑洞。图片版权：Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

位于美国新墨西哥州的甚大天线阵（Very Large Array，缩写为VLA），是由27台25米口径的天线组成的射电望远镜阵列，是世界上首屈一指的天文射电观测台之一。通过VLA对天鹅座A的新观测，发现了在该星系中央的超大质量黑洞附近，有一个明亮的新天体。这个新天体的身份可不一般，射电天文学家认为，它很有可能是另一个超大质量黑洞，并且命中注定未来将和中央黑洞合并。

图片：甚大天线阵 图片来自：wikimedia.org

为什么说天鹅座A是一个熟悉的星系呢？因为自从1939年射电天文学先驱Grote Reber发现它以来，它就是一个经常被观测和研究的对象。

“1980年代VLA拍摄的天鹅座A的图像，标志着当时的天文观测能力的状态，” 美国国家射电天文台的Rick Perley介绍到，“因此，直到1996年，当新的VLA电子设备为观测提供了一系列新的射频之后，我们才再次看向天鹅座A。”但是，在当时拍摄的新图像中，并没有发现此次介绍的新天体。

不过，2012年，VLA完成了新的升级，使它成为一个比以前还要强大的望远镜，“因此，我们想要使用VLA的新功能再来看一看天鹅座A，”Perley说。

Rick Perley，和他的儿子——英国利物浦约翰摩尔斯大学天体物理研究所的Daniel Perley，以及美国国家射电天文台的Vivek Dhawan和 Chris Carilli，于2015年开始对天鹅座A进行了新观测，并在2016年进行了持续观测。

图片：天鹅座A中央区域的VLA射电图像（橙色） ，覆盖在哈勃太空望远镜的图像上。动图显示的分别是1989年的图像和2015年的图像。通过对比可以发现中央附近出现明显的明亮天体。图片版权：Perley, et al., NRAO/AUI/NSF, NASA

“令人惊讶的是，我们在该星系的星系核附近，发现了一个显著的新特征，这个新特征在之前发表的任何图片中都没有出现过。这个新特征足够明亮，如果星系核附近一直没有发生什么变化，那么肯定会在以前的图像中看到它。”Rick Perley介绍到，“这意味着它一定是在1996年到现在之间的某个时候出现的。”

于是，天文学家们在2016年11月，使用了超长基线阵列（Very Long Baseline Array，简写为VLBA）对天鹅座A进行了观测。这一次依然很明显地观测到新天体。

天文学家又去寻找了其他望远镜拍摄的天鹅座A的图像，结果发现，1994年至2002年期间，该天体也出现在哈勃太空望远镜和凯克天文台拍摄的红外图像中。不过，当时它被认为是一群密集的恒星。但是从那以后，该天体在无线电波长中变得越来越亮，这就引起了天文学家新的考虑。

现在，基于新的观测数据，科学家们认为这个新天体存在两种可能性。一种可能性，是该天体是一颗超新星爆发；另一种可能性，该天体是一个超大质量黑洞。在遥远的星系，天文学家经常可以通过望远镜观察到超新星爆发，然而，Vivek Dhawan介绍，“由于这个新天体非凡的亮度，我们认为它不太可能是超新星爆发。”一方面，该天体极其明亮，另一方面，它持续可见的时间已经非常长，不符合当前已知的任何超新星类型。

因此，Carilli称，“我们认为在该星系中发现了第二个超大质量黑洞，并且这种情况表明，天鹅座A应该已经在最近的天文历史中，与另一个星系发生了合并。”“这两个超大质量黑洞在未来很有可能会合并。”

那么，如果未来这种黑洞合并现象发生的话，会是怎样的呢？可以参考最近观测到的两种情况：反冲黑洞CXO J101527.2+625911和3C 186。

有朋友可能还会产生这样的疑问：如果这个新天体是一个十亿倍太阳质量的黑洞，为什么在较早的时候，比如1996年以前，没有被VLA观测到呢？科学家给出的解释是，当时，该黑洞的吸积活动可能不够活跃，只是到近年来，它逐渐接触到越来越多的新物质，例如恒星或者尘埃，产生强烈的吸积活动，才发出大量的可观测的辐射。Daniel Perley说，“进一步的观测将帮助我们解决某些问题。”

关于反冲黑洞CXO J101527.2+625911，可参见笔者的相关文章：

《宇宙中剧烈的天文事件：钱德拉发现离家出走的超大质量黑洞》

http://dy.163.com/v2/article/detail/CKD8H7VA0511BR4L.html