1ES 1927+654的射电图像揭示了新出现的结构，这些结构似乎是在强烈的射电耀斑后从星系中心黑洞两侧喷出的等离子体射流。2023年6月拍摄的第一张照片没有显示出喷流的迹象，可能是因为热气挡住了它的视线。然后，从2024年2月开始，这些特征出现并扩展到远离星系中心的地方，从每个结构的中心测量的总距离约为半光年。图片来源：uux.cn/NRAO/Meyer等人，2025年在这位艺术家的渲染中，一股物质流沿着一颗白矮星在1ES 1927超大质量黑洞周围的最内层吸积盘中运行。来源：uux.cn/Aurore Simonnet/索诺玛州立大学（神秘的地球uux.cn）据麻省理工学院：在过去的几年里，一个超大质量黑洞一直让天文学家们紧盯着他们的望远镜。首先是一场突如其来的失踪，现在是一场岌岌可危的旋转表演。所讨论的黑洞是1ES 1927+654，其质量约为一百万个太阳，位于一个距离我们一亿光年的星系中。2018年，麻省理工学院和其他地方的天文学家观察到，黑洞的日冕——一团旋转的白热等离子体——突然消失，几个月后重新组装。这种短暂但戏剧性的关闭是黑洞天文学中的第一次。麻省理工学院团队的成员现在发现了同样的黑洞，表现出前所未有的行为。天文学家已经探测到来自黑洞的X射线闪光，其频率在稳步增加。在两年的时间里，以毫赫兹振荡的闪光频率从每18分钟增加到每7分钟。到目前为止，还没有从黑洞中看到X射线的这种戏剧性加速。研究人员探索了一些可能解释闪光的情景。他们认为，最有可能的罪魁祸首是一颗旋转的白矮星——一颗围绕黑洞运行的死恒星的极其紧凑的核心，并且越来越接近其事件视界，超出这个边界，任何东西都无法逃脱黑洞的引力。如果是这样的话，白矮星一定是在做一个令人印象深刻的平衡动作，因为它可能会直接到达黑洞的边缘，而不会真正落入其中。麻省理工学院物理学研究生梅根·马斯特森说：“这将是我们所知道的最接近黑洞的发现。”她是这一发现的共同负责人。“这告诉我们，像白矮星这样的物体可能能够在相当长的一段时间内生活在离事件地平线很近的地方。”研究人员在马里兰州国家港举行的美国天文学会第245次会议上展示了他们的发现，并将在《自然》杂志上发表研究结果。研究结果也发表在arXiv预印本服务器上。如果白矮星是黑洞神秘闪光的根源，它也会发出引力波，其范围可以被下一代天文台探测到，如美国国家航空航天局的激光干涉仪空间天线（LISA）。麻省理工学院物理学副教授、合著者Erin Kara说：“这些新的探测器旨在检测分钟尺度上的振荡，因此这个黑洞系统处于最佳状态。”。该研究的其他合著者包括麻省理工学院Kavli成员Christos Panagiotou、Joheen Chakraborty、Kevin Burdge、Riccardo Arcodia、Ronald Remillard和Jingyi Wang，以及来自其他多个机构的合作者。一切正常Kara和Masterson是2018年观测1ES 1927+654的团队的一员，当时黑洞的日冕变暗，然后随着时间的推移慢慢重建。有一段时间，新改造的日冕——一团高能等离子体和X射线——是天空中最亮的X射线发射物体。卡拉说：“它仍然非常明亮，尽管几年来它没有做任何新的事情，而且有点咯咯作响。但我们觉得我们必须继续监测它，因为它太美了。”。“然后我们注意到了一些以前从未真正见过的东西。”2022年，该团队查看了欧洲航天局XMM-Newton对黑洞的观测结果，这是一个基于太空的天文台，可以探测和测量黑洞、中子星、星系团和其他极端宇宙源的X射线发射。他们注意到，来自黑洞的X射线似乎以越来越高的频率脉冲。这种“准周期振荡”只在少数其他超大质量黑洞中被观察到，在这些黑洞中，X射线闪光以规则的频率出现。在1ES 1927+654的情况下，闪烁似乎在两年内从每18分钟一次稳步上升到每7分钟一次。马斯特森说：“我们从未见过它闪烁的速度有如此巨大的变化。”。“这看起来绝对不像一个正常的黑洞。”在X射线波段检测到闪光的事实表明，源极有可能位于非常靠近黑洞的某个地方。黑洞的最内层区域是高能环境，X射线是由快速移动的热等离子体产生的。在更远的距离不太可能看到X射线，因为气体在吸积盘中的循环速度较慢。磁盘的较冷环境可以发射光学和紫外线，但很少发出X射线。卡拉说：“在X射线中看到一些东西已经告诉你，你离黑洞很近了。”。“当你看到分钟时间尺度上的变化时，这接近于事件视界，你的第一件事就是圆周运动，以及是否有东西在围绕黑洞运行。”X射线激发无论是什么产生了X射线闪光，都是在距离黑洞非常近的地方发生的，研究人员估计黑洞距离事件视界只有几百万英里。马斯特森和卡拉探索了各种天体物理现象的模型，这些模型可以解释他们观察到的X射线模式，包括与黑洞日冕有关的可能性。马斯特森说：“有一种观点认为，这个日冕正在振荡，可能会来回摆动，如果它开始收缩，随着尺度变小，这些振荡会变得更快。”。“但我们还处于理解日冕振荡的早期阶段。”一种更可能的情况，也是科学家们在所涉及的物理学方面更好地掌握的情况，与一颗白矮星有关。马斯特森说：“这些东西真的很小，也很紧凑，我们假设它是一颗离黑洞很近的白矮星。”。根据他们的模型，研究人员估计这颗白矮星的质量可能只有太阳的十分之一。相比之下，超大质量黑洞本身的质量约为100万太阳质量。当任何物体如此接近超大质量黑洞时，预计会发射引力波，将物体拖得更靠近黑洞。随着它绕得越来越近，白矮星的移动速度越来越快，这可以解释研究小组观察到的X射线振荡频率越来越高的原因。这颗白矮星几乎处于不可逆转的悬崖上，估计距离事件视界只有几百万英里。然而，研究人员预测这颗恒星不会坠落。虽然黑洞的引力可能会将白矮星向内拉，但恒星也会将其外层的一部分脱落到黑洞中。这种脱落起到了一个小的反冲作用，使得白矮星——一个非常紧凑的物体本身——可以抵抗穿过黑洞的边界。卡拉说：“因为白矮星又小又紧凑，它们很难被撕碎，所以它们可以非常接近黑洞。”。“如果这种情况是正确的，那么这颗白矮星就在转折点，我们可能会看到它离得更远。”该团队计划继续使用现有和未来的望远镜观测该系统，以更好地了解黑洞最内部环境中的极端物理学。一旦天基引力波探测器LISA发射（目前计划于2030年代中期发射），他们特别兴奋地研究该系统，因为该系统应该发出的引力波将处于LISA可以清楚探测到的最佳位置。 伽马射线耀斑的光曲线（底部）和2018年活动期间在无线电和X射线中获得的M87喷流的各种尺度的准模拟图像集（顶部）。仪器、波长观测范围和刻度显示在每张图像的左上角。来源：uux.cn/EHT合作、Fermi LAT合作、H.E.S.S.合作、MAGIC合作、VERITAS合作、EAVN合作（神秘的地球uux.cn）据名古屋市立大学：M87也被称为室女座A或NGC 4486，是室女座星系团中最亮的天体，是宇宙中最大的引力束缚型结构。2019年4月，EHT的科学家发布了其中心黑洞的第一张图像后，它声名鹊起。在EHT多波长工作组的领导下，发表在《天文学和天体物理学》上的一项研究展示了2018年4月进行的第二次EHT观测活动的数据，该活动涉及25台以上的地面和轨道望远镜。作者报告了十多年来首次从超大质量黑洞M87观测到高能伽马射线耀斑，这是基于该星系几乎同时收集到的最宽波长范围的光谱。“我们很幸运在这次事件视界望远镜的多波长活动中探测到M87的伽马射线耀斑，”论文协调员之一、的里雅斯特大学与INAF和INFN相关的研究员Giacomo Principe说。“这标志着十多年来在这个源中观测到的第一次伽马射线燃烧事件，使我们能够精确地限制导致观测到的伽马射线发射的区域的大小。观测——包括最近使用更灵敏的EHT阵列的观测和计划在未来几年进行的观测——将为研究M87超大质量黑洞周围的物理学提供宝贵的见解和非凡的机会。“这些努力有望揭示磁盘喷射连接，并揭示伽马射线光子发射背后的起源和机制。”研究人员研究的相对论性喷流的范围令人惊讶，其大小超过了黑洞事件视界数千万倍（七个数量级），类似于细菌大小与已知最大蓝鲸之间的差异。这场高能耀斑持续了大约三天，表明发射区域的大小不到三光年（约170天文单位，其中1天文单位是太阳到地球的距离），揭示了一次明亮的高能发射爆发，远远高于射电望远镜通常从黑洞区域探测到的能量。名古屋城市大学的Kazuhiro Hada领导了对多波长活动的无线电观测和分析，他说：“这个超大质量黑洞的活动是高度不可预测的——很难预测何时会发生耀斑。2017年和2018年获得的对比数据分别代表了它的静止和活动阶段，为解开这个神秘黑洞的活动周期提供了至关重要的见解。”。东京大学宇宙射线研究所的Daniel Mazin解释说：“耀斑的持续时间大致对应于发射区域的大小。伽马射线的快速变化表明耀斑区域非常小，只有中心黑洞大小的10倍左右。”Daniel Mazin是探测到伽马射线耀斑的MAGIC望远镜团队的成员。“有趣的是，在伽马射线中观察到的急剧变化在其他波长中没有被检测到。这表明耀斑区域具有复杂的结构，并且根据波长表现出不同的特征。”参与2018年多波段探测M87*黑洞高能伽马射线耀斑活动的天文台和望远镜。来源：uux.cn/EHT合作、Fermi LAT合作、H.E.S.S.合作、MAGIC合作、VERITAS合作、EAVN合作2018年的第二次EHT和多波长活动利用了二十多个备受瞩目的观测设施，包括美国宇航局的费米LAT、HST、NuSTAR、钱德拉和斯威夫特望远镜，以及世界上三个最大的成像大气切伦科夫望远镜阵列（H.E.s.s.、MAGIC和VERITAS）。这些天文台分别对X射线光子以及高能和甚高能（VHE）伽马射线敏感。在竞选期间，费米太空天文台上的LAT仪器检测到高能伽马射线通量的增加，其能量比可见光大数十亿倍。钱德拉和NuSTAR随后收集了X射线波段的高质量数据。东亚VLBI网络（EAVN）的无线电观测显示，在距离星系核心几微秒的弧内，喷流的位置角每年都会发生明显的变化。“通过结合有关射流方向变化、EHT观测到的环的亮度分布和伽马射线活动的信息，我们可以更好地了解高能辐射产生背后的机制，”Kogakuin大学的Motoki Kino说，他是活动期间EAVN观测的协调员。数据还显示，环的不对称性（所谓的黑洞事件视界）的位置角和射流的位置存在显著变化，这表明这些结构在非常不同的尺度上存在物理关系。研究人员解释说：“在2018年观测活动期间获得的第一张图像中，可以看到沿环的发射并不均匀，因此呈现出不对称性（即较亮的区域）。2018年进行的与本文相关的后续观测证实了这些数据，突出不对称性的位置角发生了变化。”该团队还将观测到的宽带多波长光谱与理论发射模型进行了比较。宇宙射线研究所的Tomohisa Kawashima说：“2018年的耀斑在伽马射线中表现出特别强烈的增亮。超高能粒子可能在安静状态下观察到的同一发射区域内经历了额外的加速，也可能在不同的发射区域发生了新的加速。”他使用安装在日本国家天文台的超级计算机进行了模拟。阿姆斯特丹大学教授、该研究的合著者Sera Markoff说：“超大质量黑洞射流中粒子如何以及在哪里加速是一个长期以来的谜。我们第一次可以将粒子加速事件中伽马射线耀斑期间近事件视界区域的直接成像与耀斑起源的测试理论相结合。”。这一发现为激发未来的研究和理解宇宙的潜在突破铺平了道路。