美国国家航空航天局的尼尔·格雷尔斯雨燕天文台捕捉到一个“孤儿”黑洞，在遥远星系边缘吞噬恒星时发出耀眼的光芒。这种现象本来就极其罕见，而且科学家以前从未在距离星系核心如此遥远的地方发现过它们。
马里兰大学帕克分校和位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的研究员罗伯特·斯坦说道：“我们一直把寻找这种撕碎恒星的事件，当作寻找那些游离在星系核心之外的隐形超大质量黑洞的方法。目前被确认的此类发现仅有几例。借着这项新发现，我们验证了一项新技术，现在可以利用它去寻找更多类似的黑洞。”
罗伯特·斯坦牵头撰写了一篇介绍这些研究结果的论文。该论文于周一发表在《天体物理学杂志快报》上。
当一颗恒星游荡到距离巨型黑洞太近的地方时，极端的引力会将其撕裂，释放出超亮耀斑。研究人员观测到了这一现象，也就是所谓的“潮汐撕裂事件”。引发这场爆炸的黑洞，质量大约是太阳的 100 万倍。它的存在最早在 2025 年 11 月被锁定，当时南加州帕洛马天文台开展的 ZTF（兹威基瞬态设施）巡天项目在一个距离我们约 7.5 亿光年的星系中发现了异常的亮度变化。
罗伯特·斯坦说：“ ZTF 每晚能探测到 50 万次闪光。尽管这次闪光发生在星系边缘这个不同寻常的位置，但我们的新人工智能算法自动识别出它，发现它看起来非常像一次潮汐撕裂事件。”在长达几个月的时间里，这次潮汐撕裂事件在紫外线波段的亮度超过了整个宿主星系。它短暂散发出相当于约 100 亿个太阳的光芒。
其他望远镜——包括位于智利的 SOAR（南方天体物理研究）望远镜——对 ZTF 发现的光源进行了后续追踪，并分析了事件的光谱。光谱特征支持这很可能是一次潮汐撕裂事件。天文学家随后利用美国国家航空航天局的雨燕观测了地面望远镜无法探测到的波段，从而揭示了新信息。例如，雨燕的 UVOT（紫外/光学望远镜）测量了这次闪光的温度，发现它“发烧”得相当严重，高达约 54,000 华氏度（30,000 摄氏度）。
北卡罗来纳大学教堂山分校的博士生乔纳森·卡尼获取了首批证明该耀斑为潮汐撕裂事件的光谱。他表示：“结合所有这些数据，我们排除了其他可能性。尽管这个耀斑的位置很奇怪，但我们可以确信，这就是一次潮汐撕裂事件。”
宇宙中几乎每个星系的中心，都盘踞着一个超大质量黑洞。大约每 10 万年，就会有一颗恒星飘得太近，遭遇这个看不见的巨无霸，进而引发潮汐撕裂事件。
尽管在单一星系中极为罕见，但科学家们正在上百万个星系里搜寻它们的踪迹。每年，各大天文巡天项目通常能在宇宙的各个角落发现约 30 次潮汐撕裂事件。
2024 年之前，人们只在星系核心观测到过这种现象。这部分是因为天文学家主要在那些地方搜寻。毕竟，所有已知超大质量黑洞都在星系核心，而没有它们就无法产生潮汐撕裂事件（质量较小的黑洞，其引力还不够强）。
后来，科学家观察到了明确的迹象，发现距离宿主星系中心 2600 光年的地方有一颗恒星正在被撕碎。这启发了更多天文学家把目光投向星系核心之外，去寻找类似事件。如今，一个团队确认了一个距离星系中心超过 30,000 光年的新案例。
那么，这个新发现的黑洞为何会变得如此偏离中心呢？
罗伯特·斯坦说：“它肯定起源于某个星系的中心，但绝不是它现在所处边缘的那个星系。我们认为，宿主星系本身的超大质量黑洞仍在核心区域。而那个正在吞噬恒星的黑洞，可能起初位于一个较小的星系中。后来那个小星系与我们今天看到的大星系合并了。”
研究人员提出了两种可能性。第一种情况是，可能有三个或更多的星系合并在了一起。它们中心的超大质量黑洞展开了引力拉锯战，把最轻的黑洞甩到了星系边缘。
或者，可能是一个矮星系正处于合并的半路上。当矮星系的恒星落入较大的星系时，其中一颗恒星在经过时距离矮星系的超大质量黑洞太近了。
罗伯特·斯坦表示：“后续的发现可能会揭示这个明显是‘孤儿’的黑洞的起源。我们想要解答的关键科学问题是：这种游荡的黑洞到底有多普遍？”
答案可能很快就会揭晓。论文合著者、美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的雨燕首席研究员 S·布拉德利·森科表示：“目前，使用雨燕的 UVOT 和 XRT（X 射线望远镜）仪器进行的定向科学观测已暂时中止。该任务正在等待提升轨道，计划在今年夏天进行。”这艘航天器的主要任务期为 2004 年到 2006 年。在对不断变化的宇宙进行了 20 多年的观测后，由于大气阻力的影响，它正慢慢向地球坠落。将其推入更高的轨道，可以进一步延长它的使用寿命。森科补充道：“一旦恢复正常运转，雨燕就能继续搜寻更多位置异常的黑洞实例。”
在未来的几年里，科学家将使用这项新技术去搜寻那些正在解体的恒星。他们将分析智利刚刚投入使用的薇拉·C·鲁宾天文台（由美国能源部和美国国家科学基金会共同资助），以及美国国家航空航天局即将发射的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜发回的观测数据。
卡尼表示：“鲁宾广泛而深远的巡天观测，将发现更大样本的潮汐撕裂事件，远超现有天文台的收集能力，其中也包括那些偏离星系中心的事件。”
“此外，罗曼的天基巡天观测将扩大现有的搜索范围。它能观测到更遥远的事件，甚至回顾长达 90 亿年的宇宙历史。”
将这些新观测结果与雨燕以及地面天文台的数据相结合，天文学家将比以往任何时候都更接近于完成对宇宙巨型黑洞的全面普查。
要了解有关雨燕任务的更多信息，请访问：
https://nasa.gov/swift
编译自 NASA，原文链接：点击阅读。作者：阿什莉·巴尔泽 (Ashley Balzer)。
