一个近邻黑洞，为何像早期宇宙中的黑洞一样生长？

天空中持续时间较短的射电辐射源被称为“暂现射电源”，它们可能产生于黑洞附近，是极端物理条件下各种过程的结果。

大多数暂现射电源只能持续数天或数周，但多年来，旋涡星系SDSS J110546.07+145202.4中心的超大质量黑洞一直在射电波段发出异常强烈的辐射。

在一项新发表于《天体物理学杂志》的研究中，一个国际研究团队利用新的观测数据和历史档案数据，对这一独特星系进行了研究。

研究结果证实了，这个位于我们宇宙邻域的超大质量黑洞，正在展现一种此前主要见于早期宇宙快速生长黑洞的活动状态。研究人员推测，更多物质持续落向黑洞，并触发了持续多年的强烈射电喷流。由于它距离我们较近，这个星系为研究早期黑洞如何快速增长、喷流如何形成提供了一个难得的近邻样本。

黑洞吸积物质并产生喷流

所有大型星系的中心都存在一个超大质量黑洞，其质量通常是太阳的数百万倍，甚至数十亿倍。然而，并非所有超大质量黑洞都会吸积大量物质。

当黑洞周围存在大量气体和尘埃时，这些物质会在黑洞强大引力的作用下绕其高速旋转，形成扁平的吸积盘。物质在向黑洞逐渐靠近的过程中被剧烈加热，从而在从低能的射电波到高能的X射线的多个波段释放出强烈辐射。

此外，吸积盘中的部分物质会被引导至黑洞两极附近，再以速度接近光速的等离子体喷流形式猛烈喷出。这些喷流同样会产生强烈的电磁辐射。

一个持续8年的异常射电信号

星系SDSS J110546.07+145202.4位于狮子座方向，距离地球约18亿光年。它的射电辐射强度在短时间内增加了20多倍，而且至今没有减弱的迹象。8年多来，这个星系一直在射电波段放出异常强烈的辐射，其射电辐射强度约为太阳的10¹⁶倍。

这种电磁辐射的来源位于星系中心黑洞附近。这个黑洞的质量相对较低，但由于不断吸积物质，其质量正在以异常快的速度增长。快速成长且质量较低的黑洞，本就很少产生明亮的射电辐射，而它们转变为一种长期持续的射电明亮状态，此前更是闻所未闻。

然而，迄今为止，SDSS J110546.07+145202.4中心的超大质量黑洞所展现出的剧烈吸积行为，只在早期宇宙的黑洞中被观测到，也就是宇宙在约138亿年前诞生后的早期阶段。但SDSS J110546.07+145202.4所处的宇宙时代远晚于早期宇宙。

落入黑洞的物质

在新的研究中，研究人员利用多台地基和天基望远镜开展的后续观测，证实了这个射电源的独特性质。

研究团队推测，这一星系亮度增强的原因是：这颗黑洞的物质吸积活动可能已增强数年，并由此触发了一股接近光速运动、能够产生强烈辐射的粒子喷流。

星系SDSS J110546.07+145202.4距离地球相对较近，因此在图像中可以清楚看到它的形态，包括两条蜿蜒展开的旋臂。这幅图像由可见光和近红外辐射数据合成。（图/DESI Legacy Survey）

不过，究竟为什么会有更多物质落入黑洞，以及这次爆发为何能够持续如此之久，目前尚无定论。

研究早期宇宙的近邻实验室

质量较低、增长迅速，正是天文学家预计早期宇宙星系中心黑洞所具有的特征。然而，与那些极其遥远的天体相比，SDSS J110546.07+145202.4位于宇宙邻域，因此可以对其进行更精细的观测，从而深入了解黑洞演化及其喷流形成过程中所涉及的物理机制。

研究人员表示，这类高能事件能够为天文学家提供大量信息。通过观测这些喷流和爆发，天文学家可以研究宇宙中一些最极端环境里的物理过程。

未来，甚长基线阵（VLBA）等高分辨率观测设备将有望绘制出这股喷流的结构，并在今后数年中持续追踪其射电辐射的演化。而借助即将投入使用的平方千米阵（SKA）等高灵敏度设施，研究人员将能够在未来的全天巡天中识别出类似的暂现射电源。这对于填补天文学家对早期宇宙认识中的空白至关重要。

#参考来源：

https://www.mpg.de/26857971/a-nearby-black-hole-as-a-window-into-the-early-universe?c=2249

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae610f

#图片来源：

封面图&首图：Max Planck Institute Dream Lab