一個距離地球 5.7 億光年遠的星系，大約每隔 114 天，就會像煙花一樣發(fā)出閃光，這幾乎像設定好的鬧鐘一樣準時。至少從 2014 年開始，有天文臺就記錄下這種奇異現(xiàn)象。而如今，天文學家們通過拼湊的零碎信息找出了原因。
這個奇怪的星系被命名為 ESO 253-G003。在星系中心，有一顆恒星正圍繞著超大質量黑洞運轉。每隔 114 天，兩者之間的距離就接近到足以使黑洞將恒星的一些物質吸走，從而產(chǎn)生跨越多個波段的明亮閃光。然后恒星離黑洞又越來越遠，直至下次再次接近黑洞，又有部分物質被吸走點亮。由于閃光發(fā)生的規(guī)律性，天文學家給這個星系取了個 “老忠實”的綽號。
這項研究的第一作者，夏威夷大學天文學家安娜 · 佩恩（Anna Payne）說，“這些是我們從星系中心觀察到的最具規(guī)律性且發(fā)生最頻繁的多波段閃光，這為我們研究‘老忠實’這個星系提供了獨特機遇?！?/p>
佩恩補充說，“我們認為，星系中心的超大質量黑洞造成了爆炸，因為它正在吞噬繞其運行的巨型恒星的部分物質?！?/p>
2014 年 11 月，全天候超新星自動搜索系統(tǒng) (ASAS-SN)首次探測到了這些閃光。當時，天文學家認為這種現(xiàn)象源自 ESO 253-G003 星系中的超新星。
但在 2020 年，當佩恩在查看 ASAS-SN 上有關 ESO 253-G003 的數(shù)據(jù)時，她發(fā)現(xiàn)了來自同一處的多個閃光。
佩恩總共整理出了 17 次閃光發(fā)生，每次間隔約為 114 天。她和團隊隨后預測該星系將在 2020 年 5 月 17 日、9 月 7 日和 12 月 26 日再次爆發(fā)閃光，結果如期所至。
研究人員將重復爆發(fā)的閃光命名為 ASASSN-14ko，這種有規(guī)律的現(xiàn)象意味著他們能夠用美國國家航空航天局（NASA）強大的凌日外行星勘測衛(wèi)星（TESS）對去年 5 月份發(fā)生的閃光進行更詳盡的觀測。在此之前，其他儀器的觀測結果已經(jīng)為研究人員提供了不同波長范圍內的數(shù)據(jù)。
俄亥俄州立大學天文學家帕特里克 · 瓦萊利（Patrick Vallely）表示，“TESS 提供了一幅關于星系特殊閃光的詳盡照片，但由于該衛(wèi)星探測太空的特殊方式，其無法觀察到所有爆發(fā)的閃光?！蓖呷R利指的是 TESS 只能對著一個區(qū)域觀測 27 天?！岸?ASAS-SN 雖然收集到的閃光爆發(fā)細節(jié)較少，但涵蓋范圍較廣，這在對特殊閃光的觀測中至關重要。這兩種研究方式能夠相互補充?！?/p>
研究人員最初推測，由于超新星爆發(fā)會破壞原有恒星，因此只會在夜空中閃爍一次，然后就消失了，因為這樣的事件會摧毀最初的恒星；所以在可見光、紫外線以及 X 射線波段反復產(chǎn)生亮光的一定是其他什么東西。
其實，這并不是第一次發(fā)現(xiàn)因超大質量黑洞吞噬恒星而產(chǎn)生規(guī)律性的閃光。去年就發(fā)現(xiàn)了一個周期為 9 小時的類似閃光。但 ESO 253-G003 的情況更特殊。
這是因為研究人員發(fā)現(xiàn)，ESO 253-G003 實際上是兩個處于合并最后階段的星系，這意味著星系中心應該有兩個超大質量黑洞。
有研究表明兩個相互作用的超大質量黑洞可以導致閃光反復發(fā)生。但是研究人員通過觀測認為，ESO 253-G003 中心的兩個超大質量黑洞距離太遠，還不足以反復產(chǎn)生閃光。
另一種可能性是，黑洞在吞噬物質時會形成吸積盤，而一顆恒星在圍繞黑洞運行的過程中反復穿越吸積盤，從而產(chǎn)生耀眼的光芒。但研究人員也排除了這一點。因為如果這顆恒星以不同的位置和角度穿越吸積盤時，其每次產(chǎn)生的閃光應有所不同；但觀測結果表明，來自 ESO 253-G003 星系中心的閃光幾乎完全一致。
第三種可能是反復發(fā)生的潮汐破壞事件。具體的說，就是一個較大質量天體不斷從繞其運轉的較小天體上剝離物質。
研究人員推測，如果一顆恒星沿著偏心軌道繞黑洞運行，而公轉周期正好是 114 天，那么當它接近黑洞時就會產(chǎn)生潮汐破壞事件，恒星的部分物質被黑洞剝離，恒星繼續(xù)繞黑洞運行。
當這些剝離物質與吸積盤中的物質發(fā)生碰撞時，就會產(chǎn)生閃光。這似乎就是 ESO 253-G003 星系正在發(fā)生的事情。
考慮到這種情況，研究小組深入分析了觀測結果。他們研究了每個閃光的光曲線，并與其他已知的黑洞潮汐破壞事件進行了比較。他們確定，這顆恒星很可能繞著一個質量相當于 7800 萬個太陽的超大質量黑洞運轉。
在每一次接近黑洞的時候，這顆恒星都會損失約 0.003 個太陽質量 (也就是 3 個木星的質量)，這足以形成天文學家能夠觀測到的閃光，同時讓這顆恒星繼續(xù)存在下去。
“如果一個帶有膨脹外層的恒星沿著非常狹長的軌道運行，當其距離黑洞足夠近、但也不是太近的情況下，黑洞就會剝離一些物質，且不會撕裂整個恒星?！毕耐拇髮W天文學院天文學家本杰明 · 夏皮（Benjamin Shappee）說?！霸谶@種情況下，這顆巨大的恒星會一次又一次地返回，直至消耗殆盡?！?/p>
目前尚不清楚恒星和黑洞的這種現(xiàn)狀已經(jīng)持續(xù)了多久時間，因此很難計算出這顆恒星還能存活多久。但是研究團隊已經(jīng)預測出接下來的兩次閃光發(fā)生時間分別在今年的 4 月份和 8 月份，研究人員計劃對其進行更多的觀測。
這是了解超大質量黑洞質量吸積的極難得機會。
俄亥俄州立大學天文學家克里斯 · 斯坦內克（Kris Stanek）說 :“總的來說，我們真的很想了解這些黑洞的性質以及它們是如何成長的。”“準確預測下一事件發(fā)生時間的能力，讓我們能夠獲取原本無法獲取的數(shù)據(jù)，而且我們已經(jīng)有所收獲?！?/p>
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