“研究或許表明，類似于白矮星的星體在很長一段時間內，徘徊于黑洞的邊緣。”

插圖：一顆白矮星在超大質量黑洞邊緣搖搖欲墜（圖源：NASA/Sonoma State University, Aurore Simonnet）

天文學家通過XMM-牛頓X射線望遠鏡，觀測到一個本就行為神秘的超大質量黑洞又展現出新的怪象。

麻省理工學院的團隊認為，這可能是某顆"膽大包天"的白矮星在黑洞邊緣徘徊而導致的能量爆發。

這個編號為1ES 1927+654的黑洞距離地球約2.7億光年，質量相當于14億個太陽。它早在2018年就曾震驚學界——周圍的等離子體云（日冕）突然消失又重現。

當團隊開始研究其x射線的爆發頻率時，數據結果更令人費解：頻率從每18分鐘一次加速到每7分鐘一次。這對于黑洞是前所未有的行為。

白矮星是類似太陽質量的恒星死亡后留下的恒星殘骸。如果這些怪異的現象是由一顆繞行的白矮星造成的，那么這顆死星正在上演一場令人難以置信的平衡表演。

"這是我們已知最接近黑洞視界的幸存天體，"研究共同負責人梅根·馬斯特森解釋，"表明白矮星這類天體能在事件視界附近相對長期存在。"

插圖：白矮星環繞黑洞邊緣（圖源：NASA/Sonoma State University, Aurore Simonnetitalic）

研究團隊提出，如果真是白矮星在"走鋼絲"，未來或可通過引力波探測驗證。

雖然現有LIGO探測器靈敏度不足，但預計2030年代發射的LISA空間天線可能捕捉到這種時空漣漪。

"這類新型探測器專門捕捉分鐘級的波動，恰好匹配這個系統。"物理學家艾琳·卡拉補充道。

黑洞的"黑歷史"

1ES 1927+654可謂劣跡斑斑。七年前其日冕神秘消失又重生時，亮度曾短暫成為地球天空中最強的X射線源。這一奇怪的舉動也引得研究團隊持續關注。

"盡管明亮依舊，但之后兩年它卻安分守己。我們始終盯著這個'美人'，"卡拉解釋道，"果然這次又逮到前所未見的把戲。"

插圖：XMM-牛頓望遠鏡（圖源：D. Ducros; ESA/XMM-Newton, CC BY-SA 3.0 IGO）

通過XMM-牛頓望遠鏡數據，團隊發現這個黑洞的X射線脈動頻率持續加速，兩年內從18分鐘縮短至7分鐘。

"我們從未見過這樣的變化，普通超大質量黑洞絕不會這樣'抽風'。"馬斯特森強調。

1ES 1927+654在X射線中出現的閃爍現象為麻省理工學院的研究團隊提供了一個非常重要的線索，用于解釋這種奇怪行為的成因。

死亡邊緣的芭蕾

X射線最可能產生于黑洞附近狂暴的等離子體湍流區——那里充斥著高速運動的熾熱物質。而在等離子體溫度更低、運動更緩慢的較遠區域，這種高能輻射就罕見得多。

"能觀測到X射線信號，說明你已經非常接近黑洞了，"卡拉解釋道，"當發現分鐘級的輻射波動時，就意味著源頭幾乎緊貼著事件視界。這時候我們首先想到的，就是可能有天體正在繞黑洞做軌道運動。"

研究團隊確認，這些X射線的源頭就位于超大質量黑洞的外邊界（即"事件視界"）數百萬英里范圍內。事件視界是每個黑洞周圍的臨界點，此處的引力強大到連光速都無法逃脫。

對于1ES 1927+654的異常表現，麻省理工團隊提出兩種主要假說，第一種與黑洞的日冕活動有關。

"一種可能是日冕在振蕩，就像來回擺動的鐘擺，"馬斯特森描述道，"如果日冕開始收縮，隨著尺度變小，振蕩頻率就會加快。不過目前我們對日冕振蕩機制的認識還非常初步。"

插圖：1ES 1927+654 黑洞（圖源：NASA’s Goddard Space Flight Center）

更被學界認可的解釋則與一位"宇宙冒險家"有關——一顆質量約為太陽10%、正在黑洞邊緣"走鋼絲"的白矮星。

在這個假設場景中，當白矮星繞行1ES 1927+654時，會持續釋放引力波。這種能量損失會導致這顆死亡恒星逐漸向黑洞靠近，軌道速度隨之加快，從而使得X射線爆發的頻率越來越高。

盡管這顆白矮星幾乎已經到達有去無回的臨界距離，但麻省理工團隊認為它不會立即墜入黑洞。因為在黑洞引力拖拽白矮星向內運動的同時，白矮星正在不斷拋射物質。這種物質拋射產生了反向推力，就像宇宙版的"剎車系統"，使白矮星得以懸停在事件視界之外。

"白矮星體積小密度高，很難被潮汐力撕碎，所以能如此貼近黑洞，"卡拉解釋道，"如果這個模型正確，那么這顆白矮星正處于軌道轉折點，未來我們可能會觀測到它逐漸遠離。"

研究團隊計劃持續監測1ES 1927+654，并將動用更先進的望遠鏡陣列。他們還寄希望于2030年代發射的LISA引力波探測器，期待能"聆聽"到這個無畏白矮星在黑洞邊緣掙扎時產生的時空漣漪。

"從這個天體身上我學到最重要的一課就是：永遠不要停止觀察，"馬斯特森總結道，"下一步我們要做的就是保持警惕、持續關注。"該研究成果已于1月13日在美國天文學會第245次年會上發布，論文將發表于《自然》期刊。

（編者注：黑洞質量已修正為14億倍太陽質量，而非此前誤報的100萬倍）

BY:Robert Lea

FY:忙碌的北門

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