沉寂一億年：天文學家捕捉到黑洞“蘇醒”最生動瞬間

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原作： 皇家天文學會

翻譯：劉海牧

校對：尹天任 王茸

審閱：繆征一

美編：李鳴晨

后臺：李子琦

原文鏈接：https://phys.org/news/2026-01-reborn-black-hole-awakens-million.html#google_vignette

這張由LOFAR DR2拍攝的 J1007+3540的圖像疊加在Pan-STARRS拍攝的光學圖像上，顯示出一個緊湊而明亮的內部噴流，表明這個巨大射電星系中心原本“沉睡”的超大質量黑洞已經重新蘇醒。圖片來源：LOFAR/Pan-STARRS/S. Kumari 等。

科學家在某個巨型射電星系中，捕捉到了黑洞活動“重生”的壯麗奇觀：這場活動宛如“宇宙火山”噴發，其影響力縱橫空間近百萬光年。

這一驚人圖景的揭開，源于天文學家的一次重大發現：位于 J1007+3540 星系核心的超大質量黑洞，在經歷了長達近一億年的死寂后，竟重新噴射出巨大的等離子體噴流。

射電影像清晰展現了該星系正陷入一場慘烈的“混沌混戰”：黑洞新近引燃的噴流，正與所在巨型星系團產生的巨大壓強進行著激烈的對抗。

相關研究成果已在《皇家天文學會月刊》發表。這些珍貴的觀測數據由高靈敏度射電干涉儀獲取，其中包括荷蘭的低頻陣列（LOFAR）以及印度升級后的巨米波射電望遠鏡（uGMRT）。

證據揭示黑洞周而復始的“周期性爆發”

盡管多數星系中心都盤踞著超大質量黑洞，但僅有極少數能噴射出巨大的磁化等離子體射流。國際研究團隊指出，J1007+3540 星系的獨特之處在于，它提供了多次爆發的清晰證據——這有力證明了其核心“引擎”在經歷長期沉寂后，能夠反復開啟、關閉并重啟。

射電影像捕捉到了一個致密且明亮的內部噴流。該項研究負責人、印度米德納普爾城市學院的肖芭·庫馬里（Shobha Kumari）表示，這是黑洞近期“蘇醒”的明確信號。緊鄰其外圍的，則是舊有且已褪色的等離子體“繭狀物”——這是黑洞過往爆發留下的殘骸，在周圍嚴酷環境的擠壓下已發生扭曲。

“這就像是在漫長的平靜之后，目睹一場宇宙級的火山再次噴發，”庫馬里補充道，“只不過這場‘噴發’規模巨大，足以在空間中刻畫出橫跨近百萬光年的結構。”

專家進一步指出，這種在衰竭的老舊瓣狀結構內部嵌套年輕噴流的戲劇化分層現象，正是“周期性活動星系核（AGN）”的標志性特征，預示著該星系的核心引擎在宇宙尺度的時間線上正不斷循環往復地開啟與關閉。

極端環境如何扭曲黑洞噴流

本項研究由庫馬里及其合作者——米德納普爾城市學院的薩比亞薩奇·帕爾（Sabyasachi Pal）博士、馬尼帕爾自然科學中心的蘇拉吉特·保羅（Surajit Paul）副教授以及波蘭雅蓋隆大學的馬雷克·雅姆羅齊（Marek Jamrozy）博士共同完成。

“J1007+3540 是研究‘周期性活動星系核（AGN）’與星系團相互作用最清晰、最壯觀的案例之一，”帕爾博士指出，“在這里，周圍的高溫氣體正在彎曲、壓縮并扭曲著黑洞噴流。”J1007+3540 置身于一個充斥著極高溫氣體的巨型星系團中。這種環境產生了巨大的外部壓強，遠超大多數射電星系所承受的程度。當重啟后的噴流試圖向外擴張時，在稠密介質的阻擊下，它們被無情地擠壓變形。

研究人員通過 LOFAR 圖像發現，該星系的北側瓣狀結構遭到了劇烈壓縮和扭曲，等離子體呈現出彎曲的“回流”特征，仿佛被周圍氣體強行推向一側。

同時，uGMRT 圖像顯示，這一受壓區域具有超陡的射電頻譜。這意味著那里的粒子已極度老化并流失了大量能量，再次印證了星系團環境的嚴酷影響。

研究人員補充道，向西南方向延伸的長而暗淡的彌散輻射尾部，訴說著同樣震撼的故事。這表明磁化等離子體正在星系團環境中被大幅度拖拽，留下了跨越數百萬年的稀薄痕跡。這不僅說明該星系在產生噴流，更揭示了它正被周圍強大的環境力量持續地“雕琢”與重塑。

為何它是揭開宇宙演化之謎的關鍵？

像 J1007+3540 這樣的系統對于天文學家而言極具研究價值。它們直觀地揭示了黑洞如何開啟與關閉、噴流如何在數百萬年間演變，以及星系團環境如何重塑射電星系的整體形態結構。

這種集“重啟活動、巨大規模、強環境壓強”于一身的特性，使 J1007+3540 成為觀察星系演變的絕佳案例。研究人員指出，這表明星系的生長并非平穩或漸進的過程，而是一場黑洞爆發力與生存環境擠壓力之間的慘烈“拉鋸戰”。

通過深入研究該星系，天文學家獲得了以下罕見的見解：

· 黑洞在活躍期與靜默期之間切換的頻率。

· 老舊射電等離子體與星系團高溫氣體之間的交鋒模式。

· 重復噴發如何在宇宙時間尺度上改造星系周圍的介質。

該研究團隊計劃利用更高靈敏度、高分辨率的觀測手段，進一步“縮放”至 J1007+3540 的核心區域，追蹤重新開啟的噴流如何在這一動蕩不安的環境中向前推進。

理解 J1007+3540 類的系統，有助于科學家拼湊出星系如何生長、沉寂并再次蘇醒的完整圖景，并揭示宏大的宇宙環境如何塑造、彎曲、扭曲，甚至扼殺那些試圖逃離星系核心的噴流。

責任編輯：楊伯順

牧夫新媒體編輯部

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圖源：中國國家天文

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