2019 年末,之前并不起眼的星系 SDSS1335+0728 突然变得比以往更加明亮。为了了解原因,天文学家利用了来自多个太空和地面天文台的数据,包括欧洲南方天文台的甚大望远镜 (ESO 的 VLT),来追踪该星系的亮度变化。在今天的一项研究中,他们得出结论,他们正在目睹星系中从未见过的变化——很可能是其核心巨大黑洞突然苏醒的结果。
“想象一下,你多年来一直在观察一个遥远的星系,它似乎总是平静而不活跃,”德国欧洲南方天文台天文学家、这项研究的主要作者 Paula Sánchez Sáez 说道,这项研究已被《天文学与天体物理学》杂志接受发表。“突然间,它的(核心)开始显示出亮度的剧烈变化,与我们以前见过的任何典型事件都不一样。”
这就是 SDSS1335+0728 所发生的情况,它在 2019 年 12 月急剧变亮后,现在被归类为拥有活跃星系核(AGN),即由巨大黑洞驱动的明亮紧凑区域。
有些现象,比如超新星爆炸或潮汐瓦解事件(当恒星太靠近黑洞并被撕裂时),会使星系突然亮起来。但这些亮度变化通常只持续几十天,最多几百天。SDSS1335+0728 至今仍在变亮,距它首次被发现“亮起”已有四年多。此外,该星系位于室女座,距离我们 3 亿光年,所检测到的变化与以往所见不同,这让天文学家得出了不同的解释。
研究团队试图利用档案数据和来自多个设施的新观测结果来了解这些亮度变化,包括位于智利阿塔卡马沙漠的 ESO VLT 上的 X-shooter 仪器。通过比较 2019 年 12 月前后拍摄的数据,他们发现 SDSS1335+0728 现在在紫外线、可见光和透视 波长下辐射出更多的光。该星系还于 2024 年 2 月开始发射 X 射线。
“这种行为是前所未有的,”同样隶属于智利千禧天体物理研究所 (MAS) 的桑切斯·萨埃斯 (Sánchez Sáez) 说。
“解释这一现象最切实可行的选择是,我们看到星系的[核心]开始表现出(...)活动,”来自 MAS 和智利瓦尔帕莱索大学的共同作者洛雷娜·埃尔南德斯·加西亚 (Lorena Hernández García) 说。“如果是这样,这将是我们第一次实时看到巨大黑洞的激活。”
大多数星系(包括银河系)的中心都存在巨大黑洞,其质量是太阳的十万倍以上。
“这些巨型怪物通常处于沉睡状态,无法直接看到,”论文合著者、智利迭戈波塔莱斯大学的克劳迪奥·里奇 (Claudio Ricci) 解释道。“在 SDSS1335+0728 的案例中,我们能够观察到巨大黑洞的苏醒,它突然开始吞噬周围的气体,变得非常明亮。”
“[这一]过程(……)以前从未被观察到过,”埃尔南德斯·加西亚说。先前的研究报告称,非活跃星系在几年后变得活跃,但这是第一次实时观察到这个过程本身——黑洞的觉醒。里奇也是中国北京大学卡夫利天文与天体物理研究所的成员,他补充说:“这种情况也可能发生在我们自己的人马座 A* 上,这个巨大的黑洞(……)位于我们星系的中心,”但目前尚不清楚这种情况发生的可能性有多大。
仍需进行后续观察以排除其他解释。另一种可能性是,我们看到的是异常缓慢的潮汐破坏事件,甚至是一种新现象。如果这确实是潮汐破坏事件,那么这将是迄今为止观测到的持续时间最长、最微弱的此类事件。
“无论变化的性质如何,[这个星系] 都提供了有关黑洞如何成长和演化的宝贵信息,”桑切斯·萨埃斯说。“我们预计,像 [VLT 上的 MUSE 或即将发射的极大望远镜 (ELT) 上的仪器] 这样的仪器将成为理解 [星系为何变亮] 的关键。”
该项研究成果发表在《天文学与天体物理学》杂志的一篇题为《SDSS1335+0728:∼ 10 6 M⊙黑洞的觉醒》的论文中。