沉寂一億年：天文學家捕捉到黑洞“蘇醒”最生動瞬間

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原作： 皇家天文學會

翻譯：劉海牧

校對：尹天任 王茸

審閱：繆征一

美編：李鳴晨

后臺：李子琦

原文鏈接：https://phys.org/news/2026-01-reborn-black-hole-awakens-million.html#google_vignette

這張由LOFAR DR2拍攝的 J1007+3540的圖像疊加在Pan-STARRS拍攝的光學圖像上，顯示出一個緊湊而明亮的內部噴流，表明這個巨大射電星系中心原本“沉睡”的超大質量黑洞已經重新蘇醒。圖片來源：LOFAR/Pan-STARRS/S. Kumari 等。

科學家在某個巨型射電星系中，捕捉到了黑洞活動“重生”的壯麗奇觀：這場活動宛如“宇宙火山”噴發(fā)，其影響力縱橫空間近百萬光年。

這一驚人圖景的揭開，源于天文學家的一次重大發(fā)現(xiàn)：位于 J1007+3540 星系核心的超大質量黑洞，在經歷了長達近一億年的死寂后，竟重新噴射出巨大的等離子體噴流。

射電影像清晰展現(xiàn)了該星系正陷入一場慘烈的“混沌混戰(zhàn)”：黑洞新近引燃的噴流，正與所在巨型星系團產生的巨大壓強進行著激烈的對抗。

相關研究成果已在《皇家天文學會月刊》發(fā)表。這些珍貴的觀測數(shù)據(jù)由高靈敏度射電干涉儀獲取，其中包括荷蘭的低頻陣列（LOFAR）以及印度升級后的巨米波射電望遠鏡（uGMRT）。

證據(jù)揭示黑洞周而復始的“周期性爆發(fā)”

盡管多數(shù)星系中心都盤踞著超大質量黑洞，但僅有極少數(shù)能噴射出巨大的磁化等離子體射流。國際研究團隊指出，J1007+3540 星系的獨特之處在于，它提供了多次爆發(fā)的清晰證據(jù)——這有力證明了其核心“引擎”在經歷長期沉寂后，能夠反復開啟、關閉并重啟。

射電影像捕捉到了一個致密且明亮的內部噴流。該項研究負責人、印度米德納普爾城市學院的肖芭·庫馬里（Shobha Kumari）表示，這是黑洞近期“蘇醒”的明確信號。緊鄰其外圍的，則是舊有且已褪色的等離子體“繭狀物”——這是黑洞過往爆發(fā)留下的殘骸，在周圍嚴酷環(huán)境的擠壓下已發(fā)生扭曲。

“這就像是在漫長的平靜之后，目睹一場宇宙級的火山再次噴發(fā)，”庫馬里補充道，“只不過這場‘噴發(fā)’規(guī)模巨大，足以在空間中刻畫出橫跨近百萬光年的結構。”

專家進一步指出，這種在衰竭的老舊瓣狀結構內部嵌套年輕噴流的戲劇化分層現(xiàn)象，正是“周期性活動星系核（AGN）”的標志性特征，預示著該星系的核心引擎在宇宙尺度的時間線上正不斷循環(huán)往復地開啟與關閉。

極端環(huán)境如何扭曲黑洞噴流

本項研究由庫馬里及其合作者——米德納普爾城市學院的薩比亞薩奇·帕爾（Sabyasachi Pal）博士、馬尼帕爾自然科學中心的蘇拉吉特·保羅（Surajit Paul）副教授以及波蘭雅蓋隆大學的馬雷克·雅姆羅齊（Marek Jamrozy）博士共同完成。

“J1007+3540 是研究‘周期性活動星系核（AGN）’與星系團相互作用最清晰、最壯觀的案例之一，”帕爾博士指出，“在這里，周圍的高溫氣體正在彎曲、壓縮并扭曲著黑洞噴流。”J1007+3540 置身于一個充斥著極高溫氣體的巨型星系團中。這種環(huán)境產生了巨大的外部壓強，遠超大多數(shù)射電星系所承受的程度。當重啟后的噴流試圖向外擴張時，在稠密介質的阻擊下，它們被無情地擠壓變形。

研究人員通過 LOFAR 圖像發(fā)現(xiàn)，該星系的北側瓣狀結構遭到了劇烈壓縮和扭曲，等離子體呈現(xiàn)出彎曲的“回流”特征，仿佛被周圍氣體強行推向一側。

同時，uGMRT 圖像顯示，這一受壓區(qū)域具有超陡的射電頻譜。這意味著那里的粒子已極度老化并流失了大量能量，再次印證了星系團環(huán)境的嚴酷影響。

研究人員補充道，向西南方向延伸的長而暗淡的彌散輻射尾部，訴說著同樣震撼的故事。這表明磁化等離子體正在星系團環(huán)境中被大幅度拖拽，留下了跨越數(shù)百萬年的稀薄痕跡。這不僅說明該星系在產生噴流，更揭示了它正被周圍強大的環(huán)境力量持續(xù)地“雕琢”與重塑。

為何它是揭開宇宙演化之謎的關鍵？

像 J1007+3540 這樣的系統(tǒng)對于天文學家而言極具研究價值。它們直觀地揭示了黑洞如何開啟與關閉、噴流如何在數(shù)百萬年間演變，以及星系團環(huán)境如何重塑射電星系的整體形態(tài)結構。

這種集“重啟活動、巨大規(guī)模、強環(huán)境壓強”于一身的特性，使 J1007+3540 成為觀察星系演變的絕佳案例。研究人員指出，這表明星系的生長并非平穩(wěn)或漸進的過程，而是一場黑洞爆發(fā)力與生存環(huán)境擠壓力之間的慘烈“拉鋸戰(zhàn)”。

通過深入研究該星系，天文學家獲得了以下罕見的見解：

· 黑洞在活躍期與靜默期之間切換的頻率。

· 老舊射電等離子體與星系團高溫氣體之間的交鋒模式。

· 重復噴發(fā)如何在宇宙時間尺度上改造星系周圍的介質。

該研究團隊計劃利用更高靈敏度、高分辨率的觀測手段，進一步“縮放”至 J1007+3540 的核心區(qū)域，追蹤重新開啟的噴流如何在這一動蕩不安的環(huán)境中向前推進。

理解 J1007+3540 類的系統(tǒng)，有助于科學家拼湊出星系如何生長、沉寂并再次蘇醒的完整圖景，并揭示宏大的宇宙環(huán)境如何塑造、彎曲、扭曲，甚至扼殺那些試圖逃離星系核心的噴流。

責任編輯：楊伯順

牧夫新媒體編輯部

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圖源：中國國家天文

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