【菜科解读】

一幅超大质量黑洞的艺术家插图（SMBH）。

遥远星系中的SMBH驱逐了其吸积盘中的所有物质，清理出一大片区域。

信用:uux.cn/欧空局

（神秘的地球uux.cn）据《今日宇宙》（埃文·高夫）：我们不能直接看到它们，但我们知道它们就在那里。

超大质量黑洞可能位于每个大型星系的中心。

它们压倒性的引力将物质吸引向它们，在那里物质聚集在吸积盘中，等待着越过事件视界被遗忘。

但是在一个星系中，SMBH被食物噎住并吐出来，将物质高速送走，并清理了整个街区。

自20世纪60年代初以来，当天文学家在一个巨大的椭圆星系中心发现一个无法解释的射电源时，我们就知道大型星系的中心有一些东西。

天文学家认为它是一颗恒星，但它的光谱没有意义。

由于它非常遥远，大约24亿光年远，这意味着它正在发射数百个星系的能量。

该物体发出的光的速率各不相同，类星体（类恒星物体）一词就是用来描述它的。

在接下来的几年里，更多的类星体被发现，最终，天文学家意识到，落入一个巨大致密物体的气体可以创造出他们所看到的东西。

更多的研究表明，气体形成了一个围绕物体的旋转圆盘，称为吸积盘。

天文学家还观察到恒星在星系中心附近奇怪地移动，只有大质量物体才能解释它们的速度和运动。

到20世纪70年代，天文学家认为在银河系的中心有一个这样的大质量物体。

1974年，天文学家发现了它，并将其命名为速腾A星。

最终，越来越多的证据表明，大多数（如果不是全部的话）大型星系的中心都有SMBHs。

现在我们了解了吸积盘、黑洞和活跃星系核（AGN）之间的联系，活跃星系核是指活跃消耗物质并释放大量辐射的黑洞。

这是我们目前的SMBHs图片。

它们是潜伏在星系中心的巨大致密天体。

它们可以有数亿甚至数十亿个太阳质量。

SMBHs将物质拉向它们，这些物质聚集在吸积盘中。

圆盘变热并发出辐射，纠结的磁场导致天体物理喷流从两极射出。

艺术家对具有旋转吸积盘和天体物理喷流的超大质量黑洞的印象。

致谢:uux.cn/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

并非吸积盘中的所有物质都能通过事件视界。

SMBHs仅消耗一小部分磁盘材料。

一旦它们到达爱丁顿极限，其余的气体就会翻滚着进入太空，将银河系中心的一些气体也带走。

天文学家在星系马卡里安817中发现了一个遥远的SMBH，打破了这张照片。

在SMBH吸积盘之外，中性气体和尘埃形成了一个环面。

在同一区域，星际恒星形成气体云位于SMBH引力范围之外。

遥远的SMBH向太空高速发射了如此多的物质，以至于清除了该区域的所有气体。

抑制了银河系中心恒星的形成。

这一发现发表在《天体物理学杂志快报》的最新研究中。

它的标题是“塞弗特1.2马卡里安817在一个模糊的亚爱丁顿状态下的激烈反馈。

”主要作者是密歇根大学的本科生研究员米兰达·扎克。

天文学家以前发现过将物质从银河系中心赶走的SMBHs。

他们称之为“黑洞风”，他们在极其明亮的吸积盘周围探测到了这种风，这些吸积盘已经达到了它们可以积累物质的极限。

黑洞风将多余的物质抛向太空。

但是在马卡里安817中，圆盘并不十分明亮。

这意味着它不应该处于爱丁顿极限或质量累积极限。

根据宣布这一发现的新闻稿，这只是“零食”。

“如果风扇调到最高转速，你可能会遇到非常快的风速。

研究合著者米兰达·扎克说:“在我们研究的名为马卡里安817的星系中，风扇以较低的功率设置开启，但仍然产生了令人难以置信的高能风。

”

在科学术语中，这些风被称为超快速外流（UFO。

）不明飞行物的速度高达每小时数百万英里，天文学家发现它们来自已经达到爱丁顿极限的吸积盘。

但这不一样。

“不明飞行物经常在爱丁顿极限或以上被探测到；

这一结果表明，黑洞吸积即使在适度的爱丁顿分数下也有可能塑造宿主星系，”作者在他们的研究中写道。

黑洞吸积和由此产生的不明飞行物可以通过吹走所有气体来抑制银河系中心附近的恒星形成。

强大的风也带走了SMBH的燃料，没有新的气体供给其吸积盘，它发出的光要少得多。

“观测到超高速风是非常罕见的，探测到有足够能量改变其宿主星系特征的风就更不常见了。

马卡里安817在不太活跃的情况下产生了大约一年的这些风，这一事实表明黑洞对其宿主星系的重塑可能比之前想象的要多得多，”意大利罗马特雷大学的天文学家Elias Kammoun补充说。

多个望远镜和天文台促成了这一发现。

当吸积盘中的物质变热时，它会发出X射线。

然而，当研究人员用美国国家航空航天局的斯威夫特天文台观测马卡里安817时，X射线几乎无法探测到。

“x光信号非常微弱，我确信自己做错了什么！“主要作者米兰达·扎克惊呼道。

但是Swift并不是我们最好的X射线天文台。

因此，天文学家转向欧空局的XMM-Newton X射线天文台。

这些观察表明，马卡里安817的不明飞行物挡住了来自SMBH日冕的X射线，日冕是黑洞的直接周围。

另一个X射线天文台，美国国家航空航天局的NuSTAR望远镜，证实了这些观察结果:X射线就在那里，只是被遮住了。

马卡里安817的不明飞行物只持续了大约一年。

但在此期间，它重塑了银河系的中心。

这项研究清楚详细地显示了黑洞及其宿主星系如何相互塑造并对彼此的演化产生强大影响。

这项研究还揭示了为什么包括银河系在内的一些星系中心没有太多活跃的恒星形成。

它们中心的SMBHs吹走了恒星形成气体。

但这只有在UFO足够强大且持续时间足够长的情况下才会发生。

SMBH吸积和反馈，以及它如何塑造承载它的星系，是天体物理学家渴望了解更多的东西。

在这种情况下，欧空局的XMM-Newton在确定马卡里安817事件中发挥了关键作用。

诺伯特·沙尔特尔是XMM-Newton的项目科学家。

虽然不是这项研究的直接组成部分，但Schartel谈到了XMM-Newton对破译SMBHs附近发生的事情有多么重要。

“黑洞研究中许多悬而未决的问题都是通过长时间的观测来实现探测的，这些观测持续了数小时以捕捉重要事件。

这突出了XMM-Newton任务对未来的至关重要性。

没有其他任务可以提供其高灵敏度和长时间不间断观测能力的结合，”Schartel说。

时空弯折的终极秘境 黑洞藏着光线逃不出的边界

强大引力不断拉扯弯折空间，形成一道无形的事件视界，哪怕是宇宙中速度极限的光，一旦跨入这片范围，也再也没有办法向外挣脱逃离。

聊聊黑洞的形成本源，看懂时空弯曲的原理，便能明白光线被困的深层缘由。

广袤宇宙中，万事万物都会带来时空形变，质量越大的天体，对周边时空的弯折效果就越明显。

平日里地球、恒星带来的曲率变化十分微弱，我们很难直观察觉，光线穿行其间只会出现轻微偏移，依旧可以顺畅传播。

可黑洞截然不同，它由超大质量恒星晚年坍缩演化而来，星体内核急剧向内收拢，体积不断压缩，质量却高度汇聚，让周遭时空被剧烈拉扯扭曲。

极度密集的质量，催生出恐怖的时空曲率，空间不再保持平直状态，如同一张被重物狠狠按压凹陷的弹性薄膜，越靠近中心位置，弯折程度就越发夸张。

这种肉眼看不见的空间形变，正是黑洞一切奇特现象的根源，也构筑起专属它的宇宙规则。

事件视界便是时空弯折形成的临界分界线，没有实体轮廓，却划分出两种截然不同的物理世界。

界线外侧的时空曲率相对平缓，宇宙常规法则正常生效，光线、星际物质可以自由穿行，天体也能按照既定轨迹运转，光线能够毫无阻碍地向四面八方传播扩散。

一旦跨过事件视界，时空曲率瞬间飙升至极值，空间结构彻底扭曲塌陷。

此刻所有运动规律都会被改写，光线即便以最快速度行进，也只能顺着弯折的空间不断坠向黑洞核心，完全找不到向外逃逸的路径。

光无法逃离视界范围，也让黑洞拥有了漆黑无光的外表。

本身不会向外辐射反射光线，外界光线落入其中也尽数被束缚吞噬，没有光能抵达观测者视野，所以人类无法直接目视黑洞本体，只能依靠引力效应、光线偏折等间接痕迹判断它的存在。

时空曲率带来的束缚力，不止困住光芒，也禁锢住所有物质与信息。

任何行星、星云碎片、宇宙尘埃，不慎闯入事件视界之后，都会顺着扭曲的空间持续下坠，最终汇聚到中心奇点。

外界永远无法获取视界内部的状态变化，这里成了宇宙天然的封闭秘境。

对比普通天体就能清晰看出差距，行星、恒星的时空弯曲程度有限，物体只要达到对应逃逸速度，就能脱离引力影响。

黑洞曲率突破临界阈值，直接锁住光速运动的光线，成为宇宙中独一无二的时空牢笼。

人类依靠天文观测不断探索黑洞奥秘，从捕捉引力波，到拍摄黑洞实景影像，一步步印证时空曲率的相关理论。

这份极致弯折造就的特殊天体，不断颠覆着人们对时空的固有认知，也指引着人类持续探寻宇宙更深层次的奥秘。

吞噬一切的宇宙深渊，黑洞引力藏着光速禁区

它拥有世间顶尖的引力束缚力，独特的视界边界划分出截然不同的时空领域，只要踏入视界范围之内，就连每秒三十万公里的光速，都没办法挣脱引力拉扯向外逃离。

今天就用闲聊述说的口吻，聊聊黑洞引力的奇特特性，讲讲视界的划分意义，理清为何光速都无法从黑洞内部脱身，一同揭开这片宇宙禁区的神秘面纱。

宇宙天体的引力强弱，一直和自身质量、密度牢牢挂钩。

普通恒星、行星的引力，只能束缚周边卫星与星际物质，物体只要达到对应速度，就能摆脱引力飞向深空。

而黑洞诞生于大质量天体的末期演化，巨型恒星燃料耗尽后，再也无法支撑自身庞大躯体，核心在自身重压下急剧向内坍缩，体积被无限压缩，密度飙升到难以想象的地步。

极致致密的结构，催生出碾压所有常规天体的超强引力，这也让黑洞拥有了独一无二的宇宙统治力。

从黑洞形成的那一刻开始，它就注定成为宇宙里特殊的存在，和我们熟知的星体运转规律彻底区分开来。

围绕黑洞存在一层无形的边界，这便是人们常说的事件视界。

它没有实体外壳，肉眼无法直接看见，却是一道无法逾越的分界线。

视界之外的宇宙空间，依旧遵循常规物理规则，光线、星体、宇宙尘埃都能自由穿梭，天体也可以依靠运动速度远离黑洞影响范围。

一旦物质、光线跨越这条无形界线，彻底进入视界内部，一切都会发生颠覆性改变。

黑洞恐怖的引力会牢牢锁定内部所有存在，再也没有力量能够带着物质脱离这片区域。

衡量天体引力束缚能力，有一个关键参照标准就是逃逸速度，也就是物体摆脱天体引力束缚，飞向宇宙远方需要具备的最低速度。

地球有着自身对应的逃逸速度，火箭突破临界数值便能冲出大气层奔向太空，太阳系里的各大行星、恒星，都有着各自固定的逃逸速度门槛。

黑洞打破了常规天体的速度极限，视界内部的逃逸速度直接超越光速。

光速是目前人类认知里宇宙最快运动速度，连光线本身都没办法积攒足够速度冲破引力牢笼，其他星体、星际物质自然更没有脱身的可能。

光线坠入黑洞视界后，无法向外反射、传播，我们没办法捕捉到黑洞自身散发的光亮，这也是黑洞漆黑一片、难以直接观测的根本原因。

任何闯入视界之内的物质，不管是庞大的恒星残骸，还是细碎的气体尘埃，都会被强大引力不断拉扯撕扯，最终向着黑洞中心奇点不断坠落，彻底消融在这片深渊之中。

超强引力不止禁锢视界内部的一切，也会剧烈扭曲周边时空。

靠近黑洞的星体运行轨迹会被强行弯折，光线途经周边空间也会发生明显偏转。

不少遥远天体发出的光芒，在奔赴地球的途中靠近黑洞区域，都会被引力改变行进路线，这也给天文观测带来了奇妙的视觉效果。

科研人员依靠光线弯折、天体异常运动等间接痕迹，一步步推算黑洞位置，测算它的质量与引力强度。

时至今日，人类依旧没办法近距离抵达黑洞视界实地探查，视界内部的时空结构、物质形态，还留存着大量未解谜题。

光速无法逃逸的特性，让黑洞成为宇宙天然的隔绝领域，里面的一切变化都无法向外传递信息。

黑洞凭借极致强大的引力，划定出超越光速束缚的视界禁区，成为宇宙中最神秘的深渊天体。

这份打破常规物理认知的特质，不断吸引着人类探索研究，随着天文观测技术持续进步，未来我们也会慢慢解锁更多黑洞隐藏的宇宙奥秘。