天文在线
2025/05/27 09:56
如果银河系的黑洞爆发，会发生什么？这个遥远的星系描绘了一幅可怕的结局
“如果有一天类似的高能现象发生在我们的星系里，它将会对其中生存的宝贵的生物造成多么严重的后果？”
打开APP，查看更多精彩图片
（图解：一个超大质量黑洞爆发出巨大的能量流，可能会摧毁其宿主星系中的生命。图源：Robert Lea （与Canva共同创作））
天文学家检测到了在遥远星系中的异常现象，这一现象预示着银河系生命面临着的可怕的未来。同时，这一发现表明，我们的银河系演化模型可能并不准确。
天文学家探测到一个正在爆发的超大质量黑洞，与我们的星系形状相同的星系相比，它产生了史无前例的最大的喷流。相较于银河系，这个星系还拥有更多的暗物质，这似乎在暗示，活跃的黑洞与这些宇宙中最神秘的“物质”的丰富度之间有着一定的联系。
大质量螺旋星系2MASX J23453268−0449256（J2345-0449）距离银河系9.47亿光年，它爆发的喷流大小达到银河系的三倍，而它本身长达600万光年。如果J2345-0449中的超大质量黑洞（据估算，其质量相当于14亿个太阳）能够如此剧烈地爆发，我们银河系的超大质量星系人马座A*（Sgr A*）也会爆炸吗？如果是这样，这对银河系中的生命意味着什么？虽然过去曾观测到更大的喷流（最著名的是名为“斑岩”的喷流，其长度为2300万光年），但这种巨大的喷流主要来自椭圆星系，而不是螺旋星系。
班加罗尔基督大学的团队负责人Joydeep Bagchi在一份声明中指出：“这一发现不仅仅是一个奇怪的现象，它迫使我们重新思考星系是如何进化的，超大质量黑洞是如何在星系中生长并塑造其环境的。如果一个螺旋星系不仅能在如此极端的条件下生存，还能茁壮成长，那么对于像我们银河系这样的星系来说，这预示着什么样的未来？”
“如果有一天类似的高能现象发生在我们的星系里，它将会对其中生存的宝贵的生物造成多么严重的后果？”
【死亡螺旋星系？】
该团队使用哈勃太空望远镜、巨型米波射电望远镜和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）探测到了这一引人注目的射电喷流爆发。
此前，科学家们曾认为，从螺旋星系中心的超级黑洞爆发出如此猛烈而巨大的射流，会破坏该星系的结构，尤其会破坏星系的独特的旋臂，螺旋星系的名称也正是来源于这些旋臂。
然而，J2345-0449看起来异常地平静，它保留住了它的形态，包括它的旋臂、明亮的恒星的“核棒”和恒星环 —尽管发生了螺旋星系中有史以来最猛烈的超大质量黑洞爆发。
（图解：由巨型米波射电望远镜观测到的J23453268−0449256。图源：Bagchi和Ray等人/巨型米波射电望远镜））
这还不是最奇怪的。这个遥远的星系还被一个巨大的气体晕包围着。在许多星系中，这种物质会冷却并凝结以产生新的恒星。然而，在J2345-0449中，中心黑洞就像一个宇宙熔炉，不断加热这个气体晕，产生X射线辐射，并阻止它产生新的恒星。
宇宙射线、伽马射线和X射线都与这个星系中心黑洞中出现的巨大喷流有关，威胁着J2345-0449中可能出现的任何生命。
【人马座A*吞噬一颗恒星会怎样？】
如上所述，J2345-0449和银河系之间存在一些重大差异，与其远房表亲相比，我们的星系只是三分之一大小。两个星系中心的黑洞也存在不同，或者说就是超大质量黑洞的不同之处。J2345-0449中的超大质量黑洞估计在2.5亿到14亿太阳质量之间（存在很大的不确定性，因为J2345-0447缺乏中心凸起，使其黑洞的质量难以测量），但Sgr a*要小得多，质量约为430万个太阳。
（图解：J2345-0449和我们的银河系之间的大小比较（图片来源：Bagchi和Ray等人/哈勃太空望远镜））
J2345-0449的黑洞之所以如此动荡，是因为它贪婪地吞噬着在它周围旋转的大量气体和尘埃，形成了一个叫做吸积盘的扁平状云。黑洞不会吞噬的物质被引导到这个宇宙中的巨人星系的两极，从那里以接近光速的速度被喷出，形成这些超乎寻常的双喷流。
Sgr A*中目前没有如此强大的喷流（关于它是否会产生喷流也存在争议），因为它并不会以太多的物质为食。事实上，如果我们的中心超大质量黑洞是一个人，它就好像每一百万年仅靠一粒米来维持生命一样。
然而，如果Sgr A*钩住一个大型气体云或恒星并开始吞噬它，在很短的时间内，现在的情况就可能会发生变化。这种情况被称为潮汐瓦解事件（TDE），虽然我们曾在其他星系中看到过许多这样的事件，但我们从未在Sgr A*观测到过。
（图解：潮汐瓦解事件的艺术想象图。当一颗恒星离超大质量黑洞太近，导致大质量喷流爆发时，就会发生潮汐瓦解事件。（图源：All About Space杂志））
如果Sgr A*在TDE现象中撕裂一颗恒星，恒星的物质将落在我们的黑洞周围，形成吸积盘。而这将导致天体喷流的产生。
这种喷流造成的影响取决于它们的方向、强度和它们喷射出的能量。如果距离我们约27000光年的Sgr a*的喷流直指太阳系，它将直接剥离行星的大气层并破坏地球上生命的DNA。伴随着这些喷流的辐射可能会增加物种突变率。如果地球受到这种喷流的直接撞击，其中的高能粒子可能会降解我们的臭氧层，导致大量灭绝。
（图解：现在看来很安静，但如果事件视界望远镜看到Sgr A*抓住一颗恒星作为零食，结果可能是灾难性的（图源：EHT Collaboration））
即使这样的喷流没有朝向地球，它仍然可能在更大的尺度上对银河系产生灾难性的影响。如果喷流撞上星际介质，即我们银河系恒星之间的气体和尘埃，那么它可以加热恒星并限制恒星的形成，就像J2345-0449中所做的那样。
这在银河系中并不是前所未有的，科学家们认为银河系曾经被巨大的射电喷流蹂躏过。然而，预测这种喷流是否以及何时会再次从Sgr A*喷发并不像搜集其历史活动的证据那么容易。而天文学家们热衷于研究的围绕J2345-0449的，还有另一个谜团。
【暗物质的联系】
在研究J2345-0449的过程中，研究小组还发现，这个大小是银河系的三倍的星系中，暗物质似乎是我们银河系的十倍。
暗物质与组成恒星、行星、卫星、我们的身体和我们周围看得到的一切的普通物质不同，我们实际上看不到暗物质，因为它不与光相互作用。
然而，暗物质确实会与引力相互作用，这对J2345-0449很关键。这个遥远的大质量星系旋转得如此之快，以至于需要大量的暗物质来维持其结构并防止其飞散。
这也是天文学家首次将星系的暗物质含量、星系的结构与其中心超大质量黑洞的活动联系起来。
该团队认为，进一步建立这种联系可能会开辟出一个全新的科学研究前沿。
同样来自班加罗尔基督大学的团队成员Shankar Ray说：“通过了解这些罕见的星系，我们可以对控制宇宙的看不见的力量有所了解，包括暗物质的性质、星系的长期命运和生命的起源。最终，这项研究也让我们离揭开宇宙的奥秘又近了一步，并时刻提醒我们，宇宙仍然拥有许多超出我们想象的惊喜。”
该团队的研究于2025年3月20日发表在《皇家天文学会月报》上。
BY:Robert Lea
FY:Stella Zhang（张姝铃）
如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除
转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处
大家都在聊
热门评论