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百亿光年外星系20年亮度剧减,超大质量黑洞“燃料”或现急剧中断

   时间:2026-04-12 10:24:50 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

一个国际天文学团队在观测中捕捉到极为罕见的现象:距离地球约100亿光年的星系J0218−0036,其核心亮度在20年间骤降至原先的二十分之一。这一发现颠覆了传统认知——超大质量黑洞的活动变化周期可能远短于此前预估的数万年。研究证实,该星系中心黑洞的“进食”速率在7年内锐减至原来的五十分之一,导致星系核从耀眼的活动星系核(AGN)状态迅速黯淡。

绝大多数星系中心都潜藏着质量达太阳数亿倍的超大质量黑洞。当黑洞凭借强大引力将周围气体拉向自身时,气体在螺旋下落过程中摩擦生热,形成温度高达数百万摄氏度的吸积盘,释放出堪比整个星系的辐射,使星系核异常明亮。然而,若气体供给中断,吸积盘便会逐渐冷却,星系核也随之黯淡。此次观测的星系J0218−0036恰好处于这一阶段,其亮度衰减幅度远超活动星系核通常30%左右的波动范围。

该研究由日本千叶工业大学、德国波茨坦大学、富山大学等机构联合完成。团队通过对比斯隆数字巡天(SDSS)与昴星团望远镜主焦点相机(HSC)的观测数据,首次捕捉到这一剧烈变化。为验证结果,他们进一步动用加那利大型望远镜(GTC)开展光谱分析,并整合了凯克天文台的光学观测、射电波段监测以及跨越70年的X射线与红外存档数据,构建起覆盖全电磁波段、跨越近一个世纪的观测图谱。

研究排除了尘埃云遮挡导致亮度变化的假设。若存在尘埃云,仅会遮挡特定波段的光线,但实际观测显示该星系从光学到红外波段的亮度同步衰减,表明吸积盘自身的物理状态发生了根本性改变。千叶工业大学首席研究员诸友智树指出:“这种在人类生命周期内即可观测到的剧烈变化,彻底改变了我们对黑洞活动周期的认知。”

传统理论认为,超大质量黑洞的质量吸积过程受星系尺度气体动力学调控,变化周期长达数万年。但新发现显示,某些机制可能以远超预期的速度中断气体供给。富山大学理论物理学家川口俊浩表示:“现有模型无法解释这种快速光变,它为构建新理论提供了关键样本。我们正在探索何种物理条件能复现观测现象,例如吸积盘磁场的突然重构或气体流的非稳定震荡。”

这一成果得益于广角巡天技术的突破。通过主焦点相机等设备对天区进行系统性扫描,天文学家得以高效追踪大量天体的长期演化。若未来能发现更多类似案例,将有助于揭示星系与黑洞的协同演化机制——例如黑洞活动如何影响恒星形成,以及星系环境如何调节黑洞的“食欲”。该研究已发表于《日本天文学会公报》,相关图像被选为2025年12月期刊封面。

 
 
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