“研究或许表明，类似于白矮星的星体在很长一段时间内，徘徊于黑洞的边缘。”
插图：一颗白矮星在超大质量黑洞边缘摇摇欲坠（图源：NASA/Sonoma State University, Aurore Simonnet）
天文学家通过XMM-牛顿X射线望远镜，观测到一个本就行为神秘的超大质量黑洞又展现出新的怪象。
麻省理工学院的团队认为，这可能是某颗"胆大包天"的白矮星在黑洞边缘徘徊而导致的能量爆发。
这个编号为1ES 1927+654的黑洞距离地球约2.7亿光年，质量相当于14亿个太阳。它早在2018年就曾震惊学界——周围的等离子体云（日冕）突然消失又重现。
当团队开始研究其x射线的爆发频率时，数据结果更令人费解：频率从每18分钟一次加速到每7分钟一次。这对于黑洞是前所未有的行为。
白矮星是类似太阳质量的恒星死亡后留下的恒星残骸。如果这些怪异的现象是由一颗绕行的白矮星造成的，那么这颗死星正在上演一场令人难以置信的平衡表演。
"这是我们已知最接近黑洞视界的幸存天体，"研究共同负责人梅根·马斯特森解释，"表明白矮星这类天体能在事件视界附近相对长期存在。"
插图：白矮星环绕黑洞边缘（图源：NASA/Sonoma State University, Aurore Simonnetitalic）
研究团队提出，如果真是白矮星在"走钢丝"，未来或可通过引力波探测验证。
虽然现有LIGO探测器灵敏度不足，但预计2030年代发射的LISA空间天线可能捕捉到这种时空涟漪。
"这类新型探测器专门捕捉分钟级的波动，恰好匹配这个系统。"物理学家艾琳·卡拉补充道。
黑洞的"黑历史"
1ES 1927+654可谓劣迹斑斑。七年前其日冕神秘消失又重生时，亮度曾短暂成为地球天空中最强的X射线源。这一奇怪的举动也引得研究团队持续关注。
"尽管明亮依旧，但之后两年它却安分守己。我们始终盯着这个'美人'，"卡拉解释道，"果然这次又逮到前所未见的把戏。"
插图：XMM-牛顿望远镜（图源：D. Ducros; ESA/XMM-Newton, CC BY-SA 3.0 IGO）
通过XMM-牛顿望远镜数据，团队发现这个黑洞的X射线脉动频率持续加速，两年内从18分钟缩短至7分钟。
"我们从未见过这样的变化，普通超大质量黑洞绝不会这样'抽风'。"马斯特森强调。
1ES 1927+654在X射线中出现的闪烁现象为麻省理工学院的研究团队提供了一个非常重要的线索，用于解释这种奇怪行为的成因。
死亡边缘的芭蕾
X射线最可能产生于黑洞附近狂暴的等离子体湍流区——那里充斥着高速运动的炽热物质。而在等离子体温度更低、运动更缓慢的较远区域，这种高能辐射就罕见得多。
"能观测到X射线信号，说明你已经非常接近黑洞了，"卡拉解释道，"当发现分钟级的辐射波动时，就意味着源头几乎紧贴着事件视界。这时候我们首先想到的，就是可能有天体正在绕黑洞做轨道运动。"
研究团队确认，这些X射线的源头就位于超大质量黑洞的外边界（即"事件视界"）数百万英里范围内。事件视界是每个黑洞周围的临界点，此处的引力强大到连光速都无法逃脱。
对于1ES 1927+654的异常表现，麻省理工团队提出两种主要假说，第一种与黑洞的日冕活动有关。
"一种可能是日冕在振荡，就像来回摆动的钟摆，"马斯特森描述道，"如果日冕开始收缩，随着尺度变小，振荡频率就会加快。不过目前我们对日冕振荡机制的认识还非常初步。"
插图：1ES 1927+654 黑洞（图源：NASA’s Goddard Space Flight Center）
更被学界认可的解释则与一位"宇宙冒险家"有关——一颗质量约为太阳10%、正在黑洞边缘"走钢丝"的白矮星。
在这个假设场景中，当白矮星绕行1ES 1927+654时，会持续释放引力波。这种能量损失会导致这颗死亡恒星逐渐向黑洞靠近，轨道速度随之加快，从而使得X射线爆发的频率越来越高。
尽管这颗白矮星几乎已经到达有去无回的临界距离，但麻省理工团队认为它不会立即坠入黑洞。因为在黑洞引力拖拽白矮星向内运动的同时，白矮星正在不断抛射物质。这种物质抛射产生了反向推力，就像宇宙版的"刹车系统"，使白矮星得以悬停在事件视界之外。
"白矮星体积小密度高，很难被潮汐力撕碎，所以能如此贴近黑洞，"卡拉解释道，"如果这个模型正确，那么这颗白矮星正处于轨道转折点，未来我们可能会观测到它逐渐远离。"
研究团队计划持续监测1ES 1927+654，并将动用更先进的望远镜阵列。他们还寄希望于2030年代发射的LISA引力波探测器，期待能"聆听"到这个无畏白矮星在黑洞边缘挣扎时产生的时空涟漪。
"从这个天体身上我学到最重要的一课就是：永远不要停止观察，"马斯特森总结道，"下一步我们要做的就是保持警惕、持续关注。"该研究成果已于1月13日在美国天文学会第245次年会上发布，论文将发表于《自然》期刊。
（编者注：黑洞质量已修正为14亿倍太阳质量，而非此前误报的100万倍）
BY:Robert Lea
FY:忙碌的北門
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