惊人发现！距今100亿光年的黑洞耀斑震撼揭晓

宇宙中最巨大的恒星注定会以辉煌的超新星爆炸，随后坍缩成黑洞。然而，有一颗巨大的恒星似乎从未实现命运；讽刺的是，这颗恒星游得太靠近一个巨大的黑洞，结果被吞噬，撕成了碎片。

这是新研究作者们最可能的解释，该研究发表在自然天文学期刊上，描述了有史以来从超大质量黑洞记录到的最强大和最遥远的能量闪光。

这个宇宙物体首次是在2018年由加州理工学院帕洛马天文台的兹维基瞬态设施（ZTF）和加州理工学院主导的卡塔利娜实时瞬态调查观察到的。这个闪光在几个月内亮度迅速增加了40倍，在其峰值时，比迄今为止观察到的任何黑洞闪光亮30倍。在最亮时，这个闪光的亮度相当于10000亿个太阳。

这个闪光背后的超大质量黑洞是一种叫做活动星系核（AGN）的吸积黑洞。被称为J2245+3743，这个AGN的质量估计是我们太阳的500亿倍。它位于遥远的宇宙中，距离我们100亿光年。因为光速是有限的，需要时间才能到达我们这里，天文学家观察到的这种遥远事件实际上是过去的，那时宇宙还很年轻。

“能量学表明这个物体非常遥远且非常明亮，”研究首席作者、加州理工学院天文学研究教授、ZTF项目科学家及该项目的共同首席研究员马修·格雷厄姆说。“这与我们见过的任何活动星系核都不同。”

天文学家们正在继续监测黑洞的耀斑，尽管它正在逐渐减弱。事实上，除了我们在过去观察到这个物体外，黑洞遥远地点的时间流逝速度也比我们自己的时间体验要慢。

“这是一种称为宇宙时间膨胀的现象，由于空间和时间的拉伸而产生。随着光穿过扩展的空间到达我们这里，它的波长会拉长，时间本身也会被拉长，”格雷厄姆解释道，并指出像ZTF和卡塔利娜这样的长期调查对于充分见证过去的事件非常重要，因为在这种情况下，“这里的七年相当于那里的两年。我们正在以四分之一的速度回放这个事件。”

为了弄清楚是什么导致宇宙中如此剧烈的光爆发，研究人员彻底检查了一系列可能性，得出的最可能原因是潮汐扰动事件（TDE）。这种现象发生在一个超大质量黑洞的引力撕裂了一颗靠得太近的恒星，恒星在螺旋进入黑洞的过程中被缓慢吞噬。格雷厄姆表示，黑洞耀斑J2245+3743仍在继续，表明我们正在目睹一颗尚未完全被吞噬的恒星，就像“在鲸鱼喉咙里只到一半的鱼。”

如果这个耀斑来自于潮汐扰动事件（TDE），科学家们估计这个超大质量黑洞吞噬了一颗质量至少是我们太阳30倍的恒星。之前最大的候选TDE的记录保持者，一个被称为“恐怖芭比”的事件，其强度远不及J2245+3743。那个TDE也被认为起源于活动星系核（AGN），其强度比J2245+3743弱30倍，且其注定要毁灭的恒星估计质量在三到十个太阳质量之间。

黑洞盘中的恒星小吃

迄今为止观察到的大约100个TDE大多数并不发生在AGN周围——这些是由超大质量黑洞及其周围旋转物质盘组成的巨大结构。AGN在其进食活动中会发出耀斑，这些活动可能掩盖TDE的爆发，使其更难被发现。另一方面，最近的巨型耀斑J2245+3743则大得多，更容易被观察到。

然而，最初，J2245+3743似乎并没有什么特别之处。在2018年首次发现这个天体时，研究人员使用加州理工学院的帕洛马天文台的200英寸哈雷望远镜获取了该天体光谱，但并未显示出任何异常。在2023年，团队注意到耀斑衰减的速度比预期的要慢，因此他们从夏威夷的W. M. Keck天文台获取了另一个光谱，这表明这个特定AGN的极端亮度。

“最初，确认这个极端天体的亮度确实如此重要，”共同作者K. E. Saavik Ford解释道，他是纽约市立大学（CUNY）研究生中心、曼哈顿社区学院和美国自然历史博物馆（AMNH）的教授。

她说，这个物体可能是向我们发射光线，而不是向四面八方发光，但来自美国宇航局前宽视场红外探测器（WISE）任务的数据帮助排除了这一可能性。最终，在排除其他可能性后，研究人员得出结论，J2245+3743确实是有史以来记录到的最亮黑洞耀斑。

福特说：“如果你用阿尔伯特·爱因斯坦著名的公式E = mc2将我们整个太阳转化为能量，那么自从我们开始观察这个耀斑以来，释放出的能量就相当于这个。”

团队一旦确认了这一前所未有的亮度，他们就开始研究可能导致这一现象的原因。“超新星的亮度不足以解释这一点，”福特说，指的是一种可能性。相反，团队更倾向于认为这是一个超大质量黑洞正在缓慢撕扯一颗巨大的恒星。

福特说：“如此巨大的恒星是罕见的，但我们认为在活动星系核（AGN）盘内的恒星可以长得更大。盘中的物质被转移到恒星上，使它们的质量增加。”

找到如此巨大的黑洞“大餐”表明，宇宙中可能还发生着其他类似事件。研究人员希望通过更多的ZTF数据来寻找其他事件，而国家科学基金会和能源部的维拉·C·鲁宾天文台也可能会发现异常巨大的潮汐扰动事件（TDE）。

“如果没有ZTF，我们根本不会发现这个罕见事件，”格雷厄姆说。“我们已经用ZTF观察天空七年了，所以当我们看到任何闪烁或变化时，我们可以了解它过去的表现，以及它将如何演变。”