研究发现黑洞饭后会“打嗝”犹如人吃完饭后会打嗝一样

　　一直以来，在绝大多数人的认知中，黑洞就像是貔貅一样只进不出，疯狂吞噬掉周边的一切，没有任何物质能逃脱出来。

　　据报道，2018年的10月，一颗距离地球约6.65亿光年的一颗小恒星由于距离一个黑洞太近而被撕成碎片，并被黑洞吞噬，随后陷入了平静。

　　然而三年后，同一个黑洞再次照亮了星空， 这件事却让天文学家有点吃惊，因为它当时没有吞噬任何新的东西。

　　近日《科学》杂志上收录了一项关于此事件的最新研究，由美国哈佛-史密松森天体物理中心领导的一个研究小组得出结论，这个黑洞在吞噬小恒星时隔多年后，正在以一半的光速喷射出一些物质，犹如人吃完饭后会打嗝一样。

　　据相关团队观测数据，黑洞撕碎一颗靠得太近的恒星称为潮汐破坏事件(Tidal Disruption Event，TDE)。

　　相当于黑洞把恒星撕成一根面条状，越过视界的物质包括光都会被吞噬。剩余的有一部分会在黑洞周围旋转形成吸积盘(Accretion Disk)，发出强大X射线和可见光组成的耀斑。

　　还有一部分则会被猛烈喷射而出，这就是研究人员观测到的黑洞打嗝效果，但目前还不清楚背后的真相，研究团队表示他们还将继续观测下去。

　　引言

　　2018年10月，天文学家在例行探测一个名为“AT2018hyz” 超大质量黑洞的时候，发现了一个令人十分费解的现象。

　　一般情况下，超大质量黑洞会吞噬靠近它的所有星体，包括恒星。在吃掉恒星的过程中，会上演一出好戏——“宇宙灯光秀”。

　　图1 TDE现象艺术假想图

　　天文学家称之为“TDE现象”，即为恒星潮汐撕裂事件，英文为Tidal Disruption Event，简称为TDE。不过，对于宇宙天体学家来说，这类事件虽然几万年甚至十几万年才发生一次，但是观测这种现象已经不是什么新鲜事了。

　　所以，大约6.65亿光年外，一颗质量是太阳十分之一的恒星，被超大质量黑洞吞噬，并且上演了一场“灯光秀”，持续时间大约几个月，并没有给科学家们留下什么深刻印象。

　　图2 宇宙深空中可能存在的黑洞

　　然而，直到2021年6月，这个黑洞突然重新发出了无线电信号。这种发射似乎是一种被吞噬的物质外吐行为。通俗的讲，就是黑洞吃掉恒星时同时或延后将物质抛回宇宙空间的现象。

　　图3-黑洞的引力撕扯作用

　　之前，科学家认为这种现象通常在TDE最初发生后的几天或几周内出现，而不是几年后。究竟是什么原因导致超大质量黑洞用餐之后，出现这种神秘的“打嗝”现象呢?

　　所有人都是一头雾水。

　　图4 黑洞正在“用餐”示意图

　　不鸣则已，一鸣惊人

　　人们已经看到黑洞会吞噬过于靠近的恒星，从而产生了明亮的恒星“表演灯光秀”。但是现在，人们看到一个黑洞做了一件令人诧异的事情：它在吞噬一颗恒星数年后仍会“打嗝”，让天文学家感到困惑不已。

　　图5 星系中心的“超大质量黑洞”

　　超大质量黑洞周围出现的恒星潮汐撕裂事件，具有丰富的科学研究价值。天体物理学学家希望这种现象能多一些，因为TDE现象可以暴露出很多信息，帮助我们了解神秘的黑洞，以及宇宙天体存在和运行的机制。

　　黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的一类独特的时空结构。黑洞的中心存在一个时空奇点，一般认为黑洞存在一个视界面，进入面内的所有物质，包括光都无法逃脱，最终巨大引力吸引塌缩落到奇点，从而变成黑洞的一部分。

　　图6 黑洞的“界面”示意图

　　目前已知的黑洞可以分为两大类：第一类质量在几倍到几十倍太阳质量之间，我们称之为“恒星级黑洞”;另一类质量在几百万到几十亿太阳质量之间，我们称之为“超大质量黑洞”，一般位于星系的中心。恒星级黑洞首先由理论预言其存在，是大质量恒星死亡留下的产物，天文学家一般通过观测黑洞吸收“积伴星”的物质爆发出明亮的X射线辐射，确定黑洞存在和质量大小。

　　图7 可能存在黑洞

　　虽然超大质量黑洞最初是以“类星体”形式进入人们视野中，然而在地球近邻宇宙空间中，我们发现大部分黑洞是相对“平静”的，并没有在猛烈地吞噬物质。

　　此外，宇宙天体学家并没有确凿的证据证明黑洞的存在，因此作为类星体中心引擎能量来源的理论假设，还不足以直接证明超大质量黑洞的存在。

　　黑洞“进食”多年后“打嗝现象”的原因

　　天文学家表示，这种现象实在让人费解，也难以用目前的理论推导和解释。这一现象的发现，让我们完全措手不及，好像这个黑洞突然从它多年前吞噬的恒星中打嗝打出一堆物质。这个“打嗝”现象的背后可能有着强大的未知力量。比如暗物质的作用，或者其它未知天体的引力，导致超大质量黑洞出现物质外吐现象。那么问题是，究竟什么天体会比超大质量黑洞的质量更为“巨大”呢?

　　图7 黑洞和恒星

　　科学家经过人工智能辅助技术计算出，这些“打嗝”导致外吐物质的速度大约是光速的一半，这比大多数黑洞TDE外流的速度要快五倍左右。这个现象是前所未有的发现，对于我们研究黑洞存在证据、宇宙天体运行机制及影响很有帮助。

　　引言

　　到目前为止，天文学家们还不能解释为什么这些无线电信号花了这么长时间才出现。但是研究黑洞的“进食”习惯在过去发现了一些意想不到的反常现象。比如有人看到一个黑洞在10年内慢慢地吞噬一颗恒星，而另一个黑洞则在恒星每次摆动过去时都会吞噬一层，产生闪光，像钟表一样循环重复。

　　之后，科学家对这些事件进行更详细的观察，积累更多的研究数据后或许可以解开它们可能发生的规律和机制。