銀河系中心有不明脈動？

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原作：Michelle Starr

翻譯：練唯予

編排：徐展博

後臺：李子琦

https://www.sciencealert.com/our-galaxys-heart-is-pulsing-with-a-mysterious-signal

結合多個望遠鏡的數據，在紅外波段與無線電波下看到的銀河系中心。(Judy Schmidt/Flickr, CC BY 2.0)

銀河系中心的超大質量黑洞與其他星系的黑洞相比並沒有特別活躍，它既不會消耗大量的物質，也不會向太空噴射巨型等離子體射流。

但即使是相對平靜的超大質量黑洞也是一頭狂野的野獸：我們自己的黑洞人馬座A*除了已被記錄下來的活動，近期又出現了新的波動並被墨西哥國立自治大學的天體物理學家Gustavo Magallanes-Guijón和Sergio Mendoza所記錄。

每隔76分鐘，人馬座A*的伽馬射線就會有流量波動。研究者指出，這和黑洞射電與X光射線的週期變化有相似之處，都表明有什麼東西在黑洞周圍做軌道運動。

黑洞本身不發射任何我們可以檢測到的輻射，它們比黑影還黑暗，對於我們用來探測穿梭宇宙的光的望遠鏡來說是不可見的。但黑洞周圍的空間是另一回事，且很多事情能發生在這片存在極端引力狀態的區域。

對於我們用來探測流經宇宙的光的望遠鏡來說是不可見的。但黑洞周圍的空間存在另一種物質，且很多事情能發生在這片存在極端引力狀態的區域。

銀河系中心的黑洞人馬座A*。

圖源：EHT Collaboration

不同波長的光從人馬座A*射出，強度也隨着時間而顯著變化。天文學家從部分波長的光中辨別出了模式。

據一份2022年的論文描述，射電波段的波動時間約爲70分鐘。一份2017年的論文顯示，黑洞X射線耀斑的週期約爲149分鐘——這大約是射電（現在是伽馬射線）波動週期的兩倍。

直到2021年我們才得以確定伽馬輻射與人馬座A*有關聯。Magallanes-Guijón和Mendoza認爲伽馬射線數據中存在着某種秘密，並決定去分析它。他們採集了費米伽馬射線空間望遠鏡的於2022年6月至12月記錄的公開數據，處理它並搜尋是否有周期模式存在。

他們確實找到了一種模式。根據結果，每76.32分鐘，人馬座A*會發射一束伽馬射線耀斑——它處於宇宙能量最高的波長範圍。

射電耀發和X射線耀斑週期的相似性表明，它們具有潛在的共同原因。研究者表示，射電耀斑擁有與伽馬射線耀斑近乎同樣的週期。X射線耀斑149分鐘的週期則是它們週期的兩倍。這不太可能是巧合，表明它是伽馬射線和射電週期的諧波。

在X射線下觀測的銀河系中心。

圖源：(NASA/CXC/UMass/Q.D. Wang)

因爲黑洞本身並不發射任何輻射，所以重複性的週期一般都是軌道運動的標誌——某種物體可能在環繞着黑洞旋轉。2022 年發表的論文得出的結論是，這可能是一團由強大的磁場聚集在一起的熱氣體。粒子在其中由於同步輻射被加速，並在此過程中產生輻射。

這團氣體距離人馬座A*的距離和水星到太陽的距離相似。但在70-80分鐘的軌道週期中，它正在以約爲光速的30%的極高速度航行。

Magallanes-Guijón和Mendoza說他們的結果和對射電數據的解釋符合，表明這團熱氣發射出不同波長的輻射。當它繞黑洞運行時，理論表示該氣體發出高能耀斑；而當它冷卻時，在射電波則段發出更強烈的光——對伽馬射線耀斑的發現也支持了這一結論。

衆所周知，黑洞研究難度很大，人馬座A*也不例外，這其中還有很多的細節等待我們發掘，進一步的多波段觀測也可以幫助我們瞭解銀河系黑暗而神秘的中心。

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責任編輯：陳瑋菁

牧夫新媒體編輯部

M1：膨脹中的蟹狀星雲

圖像版權：NASA, ESA, CSA, STScI; Jeff Hester (ASU), Allison Loll (ASU), Tea Temim (Princeton University)