美探测器于银河系核心发现未知质量黑洞

双星系统中黑洞吸收其伴生物的示意图

北京时间10月23日，根据美国宇航局的网站，该机构的斯威夫特探测器最近在银河系核心附近的天空中探测到一个强大的高能X射线源。爆炸是由一颗罕见的X射线新星引发的，这表明该区域存在一个此前未知的恒星质量黑洞。

斯威夫特项目和美国宇航局戈达德太空飞行中心的首席科学家尼尔·格里尔斯说:“明亮的x射线新星案例极其罕见，可能在探测器的整个工作周期都不会遇到。这是斯威夫特第一次找到这样的目标。这确实是我们长期以来一直在寻找的东西。”

所谓的X射线新星是一种短暂的X射线源，它突然出现，迅速达到辐射强度的峰值，并在随后的几个月中逐渐下降。这种爆发是由于大量的气体突然爆炸地冲向宇宙中的致密天体，如中子星或黑洞。9月16日清晨，来自这个X射线源的明亮信号两次触发了Swift探测器上的“爆发警报望远镜”装置，并在第二天再次触发警报。

目标目前编号为“Swift J1745-26”。这个名称是基于天体的赤纬数据，它位于银河系中心附近，属于人马座。尽管天文学家还不知道天体的确切距离数据，但他们的初步估计表明，天体位于银河系的核心，距离地球约20，000到30，000光年。地面望远镜可以在红外和无线电波段进行观测，但是大量极厚的宇宙尘埃和气体云限制了天文学家在可见光波段观测目标。

9月18日，爆炸的能量峰值出现在硬X射线波段，能量水平超过10，000电子伏特，比可见光波段高几千倍。此时，爆炸的强度已经接近著名的蟹状星云。蟹状星云经常被用作高能天文观测的校准目标，通常被认为是太阳系外这一带最亮的辐射源之一。

根据斯威夫特的数据，虽然在较高的能级强度逐渐降低，但在较低的能级，即软X射线带，新恒星仍然显得非常明亮，这是X射线新星的典型特征。截至上周三，Swift J1745-26在软X射线波段的亮度仍比首次发现时高30倍，并且仍在持续变亮。

鲍瑞斯·斯巴鲁·法蒂是意大利米兰布雷拉天文台的天体物理学家。他目前正与美国宾夕法尼亚州立大学的其他斯威夫特项目科学家合作。他说:“我们观察到的现象与中心有黑洞的X射线新星的类型一致。”

黑洞必须是低质量X射线双星系统(LMXB)的一部分，其中包括一颗普通的类太阳恒星。来自这颗正常恒星的物质流将逐渐被黑洞吸引，并逐渐积累在其吸积盘上。在大多数低质量的X射线双星系统中，吸积盘中的气体会螺旋下降，并在下降过程中逐渐升温，从而产生稳定的X射线辐射。

然而，在某些特定情况下，黑洞吸积盘的稳定性取决于来自正常伴星的物质流供应。有时黑洞的吸积盘不能维持稳定的物质向下流动，所以物质开始在两种极端情况之间跳跃——要么物质在吸积盘的外缘聚集，就像河流被水坝阻挡一样，这时吸积盘的温度较低，电离程度较低；反之亦然，它们都聚集在吸积盘的内侧，大量物质涌向黑洞。此时，温度较高，电离程度较高。

美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家约翰·卡尼·坎尼佐说:“每次这样的喷发都会清理掉沉积在吸积盘上的一部分物质。随着这一过程的继续，无论物质继续向黑洞下落，所以这个系统将不再是一个明亮的X射线源。”“几十年后，随着足够多的物质开始在黑洞的吸积盘区域再次积累，该系统将再次变成高温活跃状态，并将大量气体送入黑洞，从而成为一种新的X射线辐射源，”他说。

这一现象有助于天文学家解释许多天体系统中的间歇性喷发，例如围绕年轻恒星的原行星吸积盘，以及以白矮星为中心的矮星。甚至这个理论也可以应用于位于遥远星系核心的超大质量黑洞。

Swift探测器于2004年11月发射，由美国宇航局戈达德太空飞行中心管理。它的日常运作由宾夕法尼亚州立大学、新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室和美国轨道科学公司共同管理。此外，该项目还有一些国际合作伙伴，包括英国、意大利、德国和日本。阅读更多关于美国宇航局网站的信息