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此图显示了一个被漩涡吸积盘包围的超大质量黑洞。紫色的辉光代表着黑洞的日冕，它包含了高能粒子，可以产生X射线 图/NASA |
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2019年4月，利用事件视界望远镜（EHT）冲洗出的M87星系黑洞照片 图/Wikipedia |
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揭示黑洞X射线耀斑的“三驾马车”：左上为钱德拉望远镜，左下为XMM-牛顿，右图为斯威夫特X射线观测设备（资料图片） |
□徐成亮 黑洞，是广义相对论预言的超级致密天体，它以强大的引力吸引一些物质，像宇宙中的一个“怪兽”，吞食着来自宇宙的万物。几乎所有星系的中央，都有一个超大质量黑洞的存在。 人类经过历年来不断地观测，发现银河星系中央的黑洞正变得越来越活跃。 只能看到黑洞的“吸积盘” 银河系中央有着一个超大质量黑洞，我们称之为人马座A。它的质量是太阳的400万倍左右，强大的引力使得周边的空间弯曲，甚至光子也无法逃脱。物质受到黑洞的强引力作用，会朝着黑洞下坠。这一“掉落”的过程是螺旋式的，因此物质会形成围绕着黑洞的盘状结构。该过程中，由于物质彼此之间存在摩擦，摩擦的光子有机会可以被我们看到。科学家们根据这样的特性就能“看到”黑洞了，但实际上我们看到的并不是黑洞本身，而是它的“吸积盘”。 去年4月，科学家们就是借助这个原理，通过事件视界望远镜（EHT）冲洗出了第一张黑洞照片——位于M87星系的超大质量黑洞。科学家们相信未来呈现的银河系黑洞照片的模样也是大同小异。 但黑洞并不会像我们想象的那样一成不变。在它自身的生命历程里，形态也会随“情绪”变化。不过，现在科学家们已可以利用不同的观测手段，对银河系黑洞进行“望闻问切”式的精确诊断，从而揣测出它的“脾气”如何：是一如既往的“平静”（对应相对稳定的数据），还是突然开始“耍小性子”（检测到异常的光子流量变化）。 耀斑证明它“闹脾气” 科学家们常常能发现黑洞的“闪烁”，尤其是通过x射线波段观测时，由于探测器上会短时间接收到光子，使得流量增加，这便是与黑洞“脾气”相挂钩的耀斑。 耀斑是由一种叫做日冕的神秘结构触发的。黑洞也有日冕，正如我们熟知太阳有日冕一样。太阳的日冕由大量高速运动的等离子体组成，自由电子就是等离子体的一种。和太阳的日冕相似，星系中心的巨大黑洞周围，也存在着这样的冕状物质。 日冕是导致耀斑出现的“罪魁祸首”。围绕黑洞盘旋的“吸积盘”上有大量的高能电子，这些电子相互联结成为结构复杂的黑洞日冕。它具体是什么样的结构，目前科学家们也还是心存疑惑。 但可以确定的是，这些围绕着黑洞盘旋的高能电子会不断地寻求“发泄”，那些飞离吸积盘的紫外光子就是它们的目标。这些高能电子与光子相互作用，产生能量更高的X射线光子，随后这些X射线又会折返回到吸积盘上，和上面的物质相互作用，就给我们留下了从光谱学角度来看可供参考的“指纹”。通过这些“指纹”，便可以判断黑洞转动得有多快——也就知道它的“脾气”最近在如何变化了。 最近发现黑洞“不安分” 黑洞常有些小波动，这很正常，银河系中央辐射的亮度也都在一个基础值附近波动。但是结合历年来的观测数据和科学研究结果，它近年来显得越来越不安分了。 最近有一组研究团队展示了表明“黑洞躁动不安”的一系列发现：星系中央黑洞的X射线耀斑越来越多了—— 2013年，有研究团队借助钱德拉望远镜观测到了45次耀斑，耀斑发生的频率是每天1.3个；2016年，又有一组团队再度结合钱德拉望远镜，共探测到了82次耀斑，分析得到的耀斑发生次数为每天1.6次；2017年，有学者撰写论文称，在动用了XMM-牛顿、钱德拉、斯威夫特这三台设备后，于一定的时间内观测到了107次这样的事件，计算得到的平均发生率为每天3次左右；2018年，又有人分析了钱德拉望远镜从2012年至2018年的探测结果，挖掘出被掩盖的新的58例案例，计算的耀斑平均发生率也是每天3次左右。 越来越多的观测结果表明，黑洞变得愈加活跃了。科学家们将前前后后大部分的X射线观测数据结合在一起分析，得出结论：至少在X射线波段，黑洞确实闪烁得越来越频繁了。而且黑洞的活跃度是逐年增加的。 黑洞或许正处在“青春期” 黑洞越发焦躁的“脾气”会不会影响到我们？或许并无需担心。太阳地处银河系边缘，这颗主宰着银河系命运的大黑洞距离我们有2.7万光年，在这么远的尺度上，这颗黑洞的"烦躁"对地球来说，也许并不算什么。 还有人担心，除了小行星撞击会毁灭地球，超强伽马射线也可能带来致命的破坏。不过，目前根据我们对黑洞研究所取得的发现来看，黑洞活跃带来的超强伽马射线风暴出现的概率，就和“太阳明天就会熄灭”的概率差不多。所以我们大可安心做自己该做的事情，不必担心黑洞的活跃会对地球造成什么影响。 关于黑洞现在的“坏脾气”，有科学家们认为，这只是黑洞“一时耍耍性子”，过一阵子可能就消停了。这也有可能是黑洞正在经历成长历程中的“蜕变”，就像青少年的“叛逆期”。至于未来会怎样，还有待我们共同去期待与探索。 新闻链接 新发现：一个离地球最近的黑洞 最近，欧洲南部天文台（ESO）的天文学家发现了一个迄今为止人类发现的最靠近地球的黑洞。它距离我们只有1000光年，近到肉眼可见。这一黑洞属于被称为HR 6819的一个“三星系统”的一部分。欧洲南部天文台的科学家认为，其他此类三星系统中也可能藏有黑洞。相关研究已发表在《天文学与天体物理学》杂志上。 除了这个HR 6819黑洞之外，目前已知距离地球最近的黑洞位于3000光年之遥的麒麟星座。但科学家分析，宇宙中仍可能存在离地球距离更近的潜在黑洞，甚至数量可能不下数百万个。而HR 6819黑洞只是银河系不释放明亮X射线、与伴星发生剧烈引力交互作用的第一批恒星质量黑洞，它也许可以帮助研究人员发现银河系中其他类似的“安静黑洞”。（来源：蝌蚪五线谱）
