沉寂一亿年：天文学家捕捉到黑洞“苏醒”最生动瞬间

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原作： 皇家天文学会

翻译：刘海牧

校对：尹天任 王茸

审阅：缪征一

美编：李鸣晨

后台：李子琦

原文链接：https://phys.org/news/2026-01-reborn-black-hole-awakens-million.html#google_vignette

这张由LOFAR DR2拍摄的 J1007+3540的图像叠加在Pan-STARRS拍摄的光学图像上，显示出一个紧凑而明亮的内部喷流，表明这个巨大射电星系中心原本“沉睡”的超大质量黑洞已经重新苏醒。图片来源：LOFAR/Pan-STARRS/S. Kumari 等。

科学家在某个巨型射电星系中，捕捉到了黑洞活动“重生”的壮丽奇观：这场活动宛如“宇宙火山”喷发，其影响力纵横空间近百万光年。

这一惊人图景的揭开，源于天文学家的一次重大发现：位于 J1007+3540 星系核心的超大质量黑洞，在经历了长达近一亿年的死寂后，竟重新喷射出巨大的等离子体喷流。

射电影像清晰展现了该星系正陷入一场惨烈的“混沌混战”：黑洞新近引燃的喷流，正与所在巨型星系团产生的巨大压强进行着激烈的对抗。

相关研究成果已在《皇家天文学会月刊》发表。这些珍贵的观测数据由高灵敏度射电干涉仪获取，其中包括荷兰的低频阵列（LOFAR）以及印度升级后的巨米波射电望远镜（uGMRT）。

证据揭示黑洞周而复始的“周期性爆发”

尽管多数星系中心都盘踞着超大质量黑洞，但仅有极少数能喷射出巨大的磁化等离子体射流。国际研究团队指出，J1007+3540 星系的独特之处在于，它提供了多次爆发的清晰证据——这有力证明了其核心“引擎”在经历长期沉寂后，能够反复开启、关闭并重启。

射电影像捕捉到了一个致密且明亮的内部喷流。该项研究负责人、印度米德纳普尔城市学院的肖芭·库马里（Shobha Kumari）表示，这是黑洞近期“苏醒”的明确信号。紧邻其外围的，则是旧有且已褪色的等离子体“茧状物”——这是黑洞过往爆发留下的残骸，在周围严酷环境的挤压下已发生扭曲。

“这就像是在漫长的平静之后，目睹一场宇宙级的火山再次喷发，”库马里补充道，“只不过这场‘喷发’规模巨大，足以在空间中刻画出横跨近百万光年的结构。”

专家进一步指出，这种在衰竭的老旧瓣状结构内部嵌套年轻喷流的戏剧化分层现象，正是“周期性活动星系核（AGN）”的标志性特征，预示着该星系的核心引擎在宇宙尺度的时间线上正不断循环往复地开启与关闭。

极端环境如何扭曲黑洞喷流

本项研究由库马里及其合作者——米德纳普尔城市学院的萨比亚萨奇·帕尔（Sabyasachi Pal）博士、马尼帕尔自然科学中心的苏拉吉特·保罗（Surajit Paul）副教授以及波兰雅盖隆大学的马雷克·雅姆罗齐（Marek Jamrozy）博士共同完成。

“J1007+3540 是研究‘周期性活动星系核（AGN）’与星系团相互作用最清晰、最壮观的案例之一，”帕尔博士指出，“在这里，周围的高温气体正在弯曲、压缩并扭曲着黑洞喷流。”J1007+3540 置身于一个充斥着极高温气体的巨型星系团中。这种环境产生了巨大的外部压强，远超大多数射电星系所承受的程度。当重启后的喷流试图向外扩张时，在稠密介质的阻击下，它们被无情地挤压变形。

研究人员通过 LOFAR 图像发现，该星系的北侧瓣状结构遭到了剧烈压缩和扭曲，等离子体呈现出弯曲的“回流”特征，仿佛被周围气体强行推向一侧。

同时，uGMRT 图像显示，这一受压区域具有超陡的射电频谱。这意味着那里的粒子已极度老化并流失了大量能量，再次印证了星系团环境的严酷影响。

研究人员补充道，向西南方向延伸的长而暗淡的弥散辐射尾部，诉说着同样震撼的故事。这表明磁化等离子体正在星系团环境中被大幅度拖拽，留下了跨越数百万年的稀薄痕迹。这不仅说明该星系在产生喷流，更揭示了它正被周围强大的环境力量持续地“雕琢”与重塑。

为何它是揭开宇宙演化之谜的关键？

像 J1007+3540 这样的系统对于天文学家而言极具研究价值。它们直观地揭示了黑洞如何开启与关闭、喷流如何在数百万年间演变，以及星系团环境如何重塑射电星系的整体形态结构。

这种集“重启活动、巨大规模、强环境压强”于一身的特性，使 J1007+3540 成为观察星系演变的绝佳案例。研究人员指出，这表明星系的生长并非平稳或渐进的过程，而是一场黑洞爆发力与生存环境挤压力之间的惨烈“拉锯战”。

通过深入研究该星系，天文学家获得了以下罕见的见解：

· 黑洞在活跃期与静默期之间切换的频率。

· 老旧射电等离子体与星系团高温气体之间的交锋模式。

· 重复喷发如何在宇宙时间尺度上改造星系周围的介质。

该研究团队计划利用更高灵敏度、高分辨率的观测手段，进一步“缩放”至 J1007+3540 的核心区域，追踪重新开启的喷流如何在这一动荡不安的环境中向前推进。

理解 J1007+3540 类的系统，有助于科学家拼凑出星系如何生长、沉寂并再次苏醒的完整图景，并揭示宏大的宇宙环境如何塑造、弯曲、扭曲，甚至扼杀那些试图逃离星系核心的喷流。

责任编辑：杨伯顺

牧夫新媒体编辑部

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图源：中国国家天文

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