銀河系中心黑洞「人馬座A*」活動超乎想像

根據NASA/ESA/CSA詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的最新資料分析，環繞人馬座A*的吸積盤正不斷釋放出耀斑，沒有任何停歇的跡象。這些耀斑中，有些是僅持續數秒的微弱閃爍，有些則是每日噴發的耀眼爆發，甚至還有持續數月的更微弱閃爍。

這幅藝術概念圖描繪了位於銀河系中心的超大質量黑洞——人馬座A*。圖片來源：NASA / ESA / CSA / Ralf Crawford, STScI。

西北大學天文學家法哈德·尤瑟夫-扎德博士表示：「耀斑基本上在所有超大質量黑洞中都會發生，但我們的黑洞非常特別。它總是充滿活力，似乎永遠無法達到穩定狀態。」

「我們在2023年至2024年間多次觀測人馬座A*，每次觀察都發現了變化。每次看到的景象都不同，這非常引人注目，沒有任何一次是相同的。」

尤瑟夫-扎德博士及其團隊利用韋伯望遠鏡的NIRCam儀器，在一年內以每次8至10小時的間隔，總共觀測了人馬座A*達48小時。雖然他們預期會看到耀斑，但人馬座A*的活躍程度超出了他們的預期。

黑洞周圍的吸積盤每天會產生五到六次大耀斑，期間還夾雜著數次小耀斑。尤瑟夫-扎德博士表示：「在我們的資料中，我們看到了不斷變化的亮度波動，然後突然出現一次大爆發，接著又平靜下來。我們無法找到這種活動的規律，它似乎是隨機的。每次觀察時，黑洞的活動都令人耳目一新。」

研究團隊懷疑，短暫的爆發和較長的耀斑是由兩個不同的過程所驅動。如果將吸積盤比作一條河流，那麼短暫的微弱閃爍就像是河面上隨機波動的小漣漪，而較長且明亮的耀斑則更像是由更重大事件引起的潮汐波。

吸積盤內的微小擾動可能產生了這些微弱的閃爍。具體來說，盤內的湍流波動會壓縮等離子體（一種熱的帶電氣體），從而引發暫時的輻射爆發。這類似於太陽磁場聚集、壓縮並最終噴發太陽耀斑的過程。當然，黑洞周圍的環境更加充滿能量且極端，因此這些過程也更為劇烈。

天文學家將這些大而明亮的耀斑歸因於磁重聯事件——兩個磁場碰撞並以加速粒子的形式釋放能量的過程。這些粒子以接近光速的速度運動，並發出明亮的輻射爆發。尤瑟夫-扎德博士解釋道：「磁重聯事件就像靜電火花，從某種意義上說，它也是一種電重聯。」

研究團隊希望利用韋伯望遠鏡對人馬座A*進行更長時間的觀測。尤瑟夫-扎德博士表示：「當你觀察如此微弱的耀斑事件時，你必須與雜訊競爭。如果我們能連續觀測24小時，就能減少雜訊，看到以前無法觀察到的特徵。這將非常令人興奮。我們還可以觀察這些耀斑是否具有周期性，或者它們是否真的隨機。」

這項研究結果將發表在《天體物理學期刊通訊》上。

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F. Yusef-Zadeh et al. 2025. Non-stop Variability of Sgr A* using JWST at 2.1 and 4.8 micron Wavelengths: Evidence for Distinct Populations of Faint and Bright Variable Emission. ApJL, in press; arXiv: 2501.04096