黑洞可以說是宇宙中的「超級吃貨」,從理論上來講,黑洞有能力「吃」掉宇宙中的任何物質,連光都不例外。或許你不知道的是,在黑洞「吃飯」的時候時不時地就會出現「浪費」的情況,具體表現為,如果黑洞一次「吃」得太多,就很容易會「吐」,這種現象也被稱為「黑洞噴流」。
以往的觀測數據表明,「黑洞噴流」總是會出現在黑洞「飽餐」之后不久,通常都是在幾周之內,最多也不會超過幾個月,然而一個來自哈佛-史密松森天體物理中心的研究團隊,卻在2022年10月11日發表在《天體物理學雜志》上的一份研究報告中指出,他們發現有一個黑洞3年沒「吃飯」,卻以50%光速「吐」了。
此次的發現讓科學家感到非常驚訝,因為之前從未見過這樣的情況,這具體是怎麼回事呢?我們接著看。
恒星是宇宙中很常見的一種天體,也是宇宙中眾多黑洞的「食物」來源之一,但黑洞并不會像想象中的那樣一口就「吃」掉恒星,而是有一個過程。
當一顆恒星與黑洞相距過近時,就會被黑洞的引力捕獲,在此之后,黑洞所產生的「潮汐力」會逐漸將恒星拉長、拉扁,然后恒星就會被撕裂成碎片,恒星碎片會沿著一種螺旋曲線接近黑洞(也就是一邊圍繞著黑洞旋轉,一邊向黑洞接近)。
由于角動量守恒,恒星碎片的運動速度也會越來越快,同時也越來越密集,最終這些物質會在黑洞附近的空間中形成一個高速旋轉的盤狀結構,這就是黑洞「吃飯」時所用的「盤子」——「吸積盤」。
「吸積盤」中的物質通常都可以接近光速,其中的物質早已被撕裂成亞原子粒子,由于彼此的速度存在著一定的差異,它們之間就會發生劇烈地摩擦和撞擊,并因此產生極高的溫度,并釋放出大量電磁輻射,以至于在數億光年之外的我們都可以觀測到。
上述過程被稱為「潮汐瓦解事件」,在此過程中,如果「吸積盤」中的物質過多,速度過快,一部分物質就可以獲得足以脫離黑洞引力束縛的能量,在這種情況下,這些物質就會從黑洞的兩極洶涌而出,形成壯觀的「黑洞噴流」,看上去就像黑洞「吐」了一樣。
顯而易見的是,「潮汐瓦解事件」是研究黑洞的良好契機,所以科學家也對這種現象非常重視。實際上,前面提到的那個黑洞,其實就是來自于一起編號為「AT2018hyz」的「潮汐瓦解事件」。
「AT2018hyz」的發生位置位于大約6.65億光年外,發生時間是2018年,觀測數據表明,在此次事件中,一顆質量約為太陽10%的恒星被一個黑洞吞噬,但并沒有出現「黑洞噴流」,然而到了2021年6月,研究人員卻驚訝地發現,這個早已平息的黑洞卻突然「吐」了。
在此之后,研究人員使用了四個地面觀測站和兩個太空觀測站的觀測數據,對其進行了深入研究,研究結果表明,在此次「黑洞噴流」出現之前,并沒有出現「潮汐瓦解事件」,也沒有出現大規模吸收物質的跡象,也就是說,這個黑洞已經很久沒「吃飯」了,從理論上來講,它是不可能發生噴發的。
更離譜的是,此次「黑洞噴流」的速度快得異乎尋常,其速度可以高達50%光速,與之相比,「黑洞噴流」的速度通常只有10%光速左右。
一個3年沒「吃飯」的黑洞,卻以50%光速「吐」了,動力從何而來?物質從何而來?
對于這種從未見過的現象,參與該研究的科學家也是一頭霧水,盡管他們對此提出了多種推測,例如「密度的突然變化」、「黑洞噴流的方向」、「雙噴流」、「X射線聯星」等等,但這些推測都無一例外地被觀測數據否定了。
研究人員對此總結道:「我們所知道的是,這個黑洞正在做一些我們無法預測的事情,我們將繼續用我們所能做到的一切技術手段來監測它,希望更多的觀測數據能夠幫助我們解開這個巨大的謎團。」