一个由高等研究院学者共同领导的国际天文学家团队,发现了一条似乎普遍适用的规则,支配着黑洞最戏剧性的行为之一:强大喷流的产生。研究人员发现,无论黑洞大小如何,它们都能在其进食周期的同一关键阶段发射喷流。这包括质量约为太阳十倍的“恒星级质量”黑洞,以及质量重达数百万倍的超大质量黑洞。对于任何喜欢“普遍规则”这个词的人来说,这是个好消息:看来宇宙至少在某件事上实行一刀切政策。

这项工作由高等研究院自然科学学院的安德鲁·马默里(Martin A. and Helen Chooljian Member,2025-30)和西澳大利亚科廷大学国际射电天文学研究中心的福雷斯特研究基金会研究员阿黛尔·古德温共同完成。这项研究以《黑洞喷流形成的普遍临界吸积率》为题发表在《自然·天文学》上,汇集了多年跨多个波段的观测数据。研究人员综合了来自美国、澳大利亚、印度、南非以及太空中的望远镜数据。毕竟,当你能用多个大陆上的几台望远镜外加一台漂浮在虚空中的望远镜时,为什么只用一台呢?

他们的研究焦点是潮汐瓦解事件,即当一颗恒星过于靠近超大质量黑洞时,强烈的引力将其撕碎。这些事件为团队提供了一个难得的机会,观察黑洞在突然获得大量恒星物质后的行为。“我们真的很想解开这个巨大的谜题,”马默里说。“为什么有些超大质量黑洞在撕碎恒星后立即喷出射电喷流,而另一些却只是坐在那里,看起来完全休眠,却在数月甚至数年后突然点燃喷流?”这就像宇宙版的邻居,多年对你不理不睬,然后突然想借一杯糖。

黑洞常被比作宇宙吸尘器,但它们的进食行为要混乱得多。“当黑洞撕碎一颗恒星时,它并不会整齐地吞下一切,”古德温表示。一些恒星物质落向黑洞,而许多物质则可能通过强大的外流被猛烈抛射到太空中。这些巨大的宇宙“打嗝”可以将物质携带到极远的距离,并能显著影响宿主星系的演化。整洁吸尘器的比喻就此破产。这更像是一个拿着盘子意大利面的幼儿。

研究超大质量黑洞的更快方法

天文学家长期以来一直怀疑,即使质量相差悬殊,黑洞也遵循相同的基本物理规则。证实这一想法一直很困难,因为超大质量黑洞周围的变化通常需要数千年甚至数百万年才能展开。潮汐瓦解事件提供了一条绕过这个问题的途径。当一颗恒星被摧毁时,超大质量黑洞周围随之而来的进食过程可以在短短几年内演变。这使科学家能够更快地观察原本极难实时追踪的过程。终于,有了一个为恒星毁灭加油的理由。

这项新研究背后的关键见解出现在一个意想不到的场合。在马德里的一次天体物理学会议上,马默里和古德温在酒吧交谈时意识到,已知支配较小黑洞喷流产生的同一规则,可能也适用于超大质量黑洞。科学:有时就发生在小吃和葡萄酒之间。

为了验证这一想法,研究人员利用光学、紫外线、X射线和射电波段的观测,检查了二十个潮汐瓦解事件。他们最终将样本缩小到十个高质量事件,这些事件能够可靠地确定黑洞的进食速率及其射电外流的时间。分析