科學家發現有史以來最大的黑洞爆炸——能量相當於10萬億個太陽
天文學家觀測到有史以來最大的黑洞周圍爆炸，這也恰好是迄今為止檢測到的同類爆炸中距離最遠的一次。
使用茲威基瞬態設施（ZTF）檢測到，爆炸是從 超大質量黑洞 在一個人的心裡 活躍銀河核心 (AGN) 指定為 J2245+3743，位於距我們 100 億光年的星系中心 地球。活動星系核是星系的中心區域，主要由正在被供給或“吸積”的超大質量黑洞控制。
J2245+3743中的超大質量黑洞以周圍的氣體和塵埃為食，這些氣體和塵埃在稱為吸積盤的扁平雲中旋轉，但這種耀斑實際上是其他原因造成的：一顆極其巨大的恆星距離黑洞太近，其質量是太陽的5億倍。黑洞巨大的引力正在將恆星撕裂，其恆星碎片正在流入這顆宇宙泰坦——科學家將這種現象稱為潮汐瓦解事件（TDE）。
加州理工學院 (Caltech) 團隊負責人、ZTF 科學家馬修·格雷厄姆 (Matthew Graham) 在一份聲明中表示：“這與我們見過的活動星系核不同。” “能量表明這個物體非常遙遠而且非常明亮。”
ZTF 於 2018 年首次發現了這次爆發，天文學家在幾個月內觀察到它的亮度增加了 40 倍。在高峰期，這次爆炸的亮度比之前任何一次黑洞爆炸都要亮30倍，釋放出的能量相當於10萬億個太陽的能量。此前最強大的 TDE 是綽號為“可怕芭比”的事件，該事件來自其官方名稱 ZTF20abrbeie。
紐約市立大學 (CUNY) 研究生中心的團隊成員兼研究員 KE Saavik Ford 在聲明中表示：“如果使用阿爾伯特·愛因斯坦著名的公式 E = mc^2 將我們所有的太陽轉化為能量，這就是自我們開始觀察它以來，從這個耀斑中流出的能量。”
黑洞閃光持續消退，向研究人員表明，它仍在吞噬那顆離它太近的不幸恆星，該恆星的初始質量估計是太陽的 30 倍（相比之下，在令人毛骨悚然的芭比事件中被吞噬的恆星質量被認為只有太陽的 3 到 10 倍）。
正如格雷厄姆生動地描述的那樣，J2245+3743 爆發的持續性質類似於“一條魚剛剛進入鯨魚嘴的一半”。
幫助團隊繼續研究這種爆發的事實是，超大質量黑洞周圍的引力是如此之大，以至於當你接近光捕獲的外部極限或“事件視界”時，時間本身就會變慢。
格雷厄姆說：“由於空間和時間的拉伸，這種現像被稱為宇宙時間膨脹。當光穿過膨脹的空間到達我們時，它的波長就像時間本身一樣被拉伸。” “這裡七年就是那裡兩年。我們正在觀看事件以四分之一的速度重演。”
這種時間膨脹效應正是 ZTF 進行的長期調查如此有用的原因。
J2245+3743 耀斑之所以具有科學意義還有另一個原因。迄今為止，天文學家已經觀測到約 100 次潮汐瓦解事件，其中大多數並未發生在活動星系核中。這可能是因為超大質量黑洞的自然活動和它們周圍吸積盤的發射可以掩蓋潮汐瓦解事件。這使得周圍已經為黑洞提供食物的潮汐瓦解事件比那些涉及不提供食物的靜止超大質量黑洞的潮汐瓦解事件更難被探測到。但 J2245+3743 的龐大尺寸使其比大多數基於 AGN 的 TDE 更加明顯。
然而，這次黑洞爆炸並沒有立即對團隊來說是一件特別的事情。直到 2023 年，即首次觀測到它的五年後，夏威夷 WM 凱克天文台的數據才揭示了這次爆發的極高能量本質。
首先，證明這個極端物體確實如此明亮和充滿活力，以至於它向各個方向運行，而不僅僅是向地球運行，這一點也很重要。該團隊利用美國宇航局退役的廣域紅外勘測探測器（WISE）的數據排除了這種可能性。
研究小組還排除了大規模超新星爆炸是這次爆炸的原因，從而證實這是迄今為止檢測到的最明亮的黑洞爆炸，並表明它代表了涉及一顆極大質量恆星的潮汐膨脹事件。
“超新星的亮度不足以解釋這一點。這麼大的恆星很罕見，但我們認為活動星系核盤內的恆星可以生長，”福特說。 “盤中的物質被拋到恆星上，導致它們的質量增加。”
這次強大爆炸的發現表明，此類事件可能在整個宇宙中發生，只是等待被發現。該團隊將繼續通過 ZTF 返回尋找類似的事件，同時等待來自 Vera C. Rubin 天文台的數據，該天文台也可能會發現通常強大的 TDE。
格雷厄姆總結道：“如果沒有 ZTF，我們一開始就不可能發現這一罕見事件。” “我們已經用 ZTF 觀測天空七年了，所以當我們看到任何耀斑或變化時，我們可以看到它過去發生了什麼以及它將如何演變。”
該團隊的研究成果於週二（11 月 4 日）發表在《自然天文學》雜誌上。
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