银河系发现吸积盘严重扭曲的神秘黑洞

北京时间 11 月 3 日消息，据媒体报道，目前，一支国际天文学家小组发现银河系一个黑洞周围存在较大的光线亮度变化，该黑洞距离地球 9600 光年，推测是由吸积盘出现较大程度扭曲变形所致。

2018 年 3 月，这个被命名为 MAXI J1820+070 的黑洞喷射新类型 X 射线瞬变，被国际空间站日本 X 射线图像监视望远镜（MAXI）观测到，该瞬变过程呈现出剧烈爆发，MAXI J1820+070 是双星黑洞，由一颗类似太阳的低质量恒星和一颗较紧凑的天体构成，该天体可能是白矮星、中子星或者黑洞，在这种情况下，MAXI J1820+070 存在一个黑洞，其质量至少是太阳的 8 倍。

这项发现发表在《英国皇家天文学会月刊》上，研究报告第一作者是南非天文台（SAAO）博士后研究员杰西莫・托马斯博士。据悉，MAXI J1820+070 是迄今观测到最明亮的三个 X 射线瞬变天体之一，这是由于它距离地球较近，并且在银河系模糊平面之外，因为它明亮发光可持续几个月时间，所以才会有许多天文爱好者对其进行观测。

美国南安普顿大学研究员菲尔・查尔斯教授解释称，来自正常恒星的物质被致密天体拉入其周围的螺旋气体吸积盘，当吸积盘中的物质变热且不稳定时，就会发生大规模爆发，并在穿越"事件视界（event horizon）"之前能量聚集在黑洞随后释放，该过程是非常混乱无序的，而且变化较大，跨越时间尺度从几毫秒至几个月不等。据悉，事件视界是一种时空的曲隔界线，视界中任何事件均无法对视界外的观察者产生影响，在黑洞周围的就是事件视界。在强大的引力影响下，黑洞附近逃逸速度会大于光速，使得任何光线都不可能从事件视界内逃离。

目前，托马斯博士带领研究小组设计了一个可视化系统，展示了邻近黑洞区域出现巨大 X 射线输出特征，照亮周围的宇宙物质，尤其是吸积盘，使吸积盘加热至大约 1 万摄氏度，该状况下可看到释放的可见光线，这就是为什么当 X 射线爆发减弱时，可见光线也减弱。

然而，MAXI J1820+070 能量爆发近 3 个月后发生了一件意想不到的事情，在大约 17 小时的时间里，可见光曲线开始出现巨大变化，这有点像将汽车变光开关上下转动，亮度峰值瞬间翻倍。但是 X 射线输出没有任何变化，仍然保持稳定状态，虽然之前在其他 X 射线瞬变爆发中，也曾观测到较小准周期可见光调变，但从未观测到如此规模的变化。

是什么原因导致这种不同寻常的变化？查尔斯教授说："从图像系统来看，我们可以很快排除一般性解释，即 X 射线照亮了供体星内表面，因为增亮过程发生在错误的时间，同时，也不可能是由于伴随轨道相对移动逐渐出现光线调变，而导致质量转移流轰击吸积盘产生光线变化。"

这样就只有一种可能性解释，即巨大 X 射线流照射吸积盘，并导致吸积盘出现扭曲现象。吸积盘扭曲提供了更大区域被 X 射线照亮，从而使视觉光线输出急剧增大，从正确的时间进行观测，该现象曾在有更大质量供体的 X 射线双星中被观测到，但从未在这样低质量供体的黑洞瞬变中发现，这将为研究扭曲吸积盘结构开辟一条全新的途径。

查尔斯教授称，该现象增进了我们关于恒星演变的端点和致密天体形成过程的认知理解，目前我们已知银河系中有几十个黑洞双星系统，它们的质量在 5-15 倍太阳质量之间，它们都是通常物质累积而生长的，这正好印证了我们的最新研究结果。

大约从 5 年前开始，南非大型望远镜（SALT）勘测瞬变天体，现已发现大量紧凑双星系统，其中包括 MAXI J1820+070 这样的黑洞系统，该研究项目首席研究员大卫・巴克利教授说："SALT 望远镜是研究 X 射线双星在爆发期变化的完美仪器，它能定期监测几周至几个月，并可以和其他望远镜的观测协调配合。"