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这幅艺术概念图描绘的是一个被积吸盘包围的超大质量黑洞正在沿着自转轴方向抛射冕物质。NASA / JPL-加州理工学院

黑洞的神秘感最近似乎少了几分。NASA的“雨燕（Swift）”探测器和“核光谱望远镜阵列（NuSTAR）”在一个超大质量黑洞身上捕捉到了一次强烈的X射线爆发，有助于天文学家揭开一个由来已久的谜团：超大质量黑洞的闪光是如何产生的？

观测结果显示，包围在超大质量黑洞周围的“冕”——也就是拥有极高能量的粒子——在向外喷射时，会产生一条X射线束。

“这是我们第一次把黑洞冕的喷射和黑洞闪光联系起来，”加拿大哈利法克斯圣·玛丽大学的Dan Wilkins说，他是《英国皇家天文学会月刊》上相关论文的领衔作者。“这有助于我们了解超大质量黑洞是如何为宇宙中某些最明亮的天体提供能源的。”

超大质量黑洞本身不会发光，但它们周围通常会有一个由炽热发光物质构成的积吸盘。积吸盘中的气体在引力的拖拽下，会旋转着坠向黑洞，并在此过程中变热，释放出各种辐射。黑洞附近还有一个辐射源——黑洞的冕。它们由高能粒子构成，能够释放出X射线。但我们仍然不清楚它们的外观细节和产生方式。

天文家通常认为黑洞的冕有两种形式。“灯柱”模型认为它们是一种小型光源，和灯泡差不多，位于黑洞的上下两侧，沿着自转轴延线分布。也有模型认为冕的分布可能比较分散，有点像包裹着黑洞的大型云团，或者像“三明治”那样把积吸盘夹在中间。冕的实际形态也有可能介于这二者之间。

新的观测数据则表明“灯柱”模型更加合乎实际情况——它还以极佳的细节，演示了这些灯泡一样的冕是如何运动的。“雨燕”对这个名为“马卡良335”的超大质量黑洞进行了监视，捕捉到了一次强烈的闪光。“马卡良335”距地球约3.24亿光年，位于飞马座天区。它位于一个星系中心，曾是天空中最明亮的X射线源之一。

这些图片描绘的，是黑洞冕产生黑洞闪光的过程。冕（紫色部分）首先会聚集起来（左），开始变亮，然后向外弹射出去（中、右）。天文学家还不清楚黑洞的冕是如何形成的，但他们已经明白，冕的弹射能够产生明亮的X射线闪光。NASA / JPL-加州理工学院

“2007年，发生了一些非常奇怪的事情。当时‘马卡良335’的亮度减弱了30倍。我们发现它其实仍在喷发，只是亮度和稳定性达不到可见的程度，”圣·玛丽大学该项目的主研究员Luigi Gallo说。

2014年9月，“雨燕”发现这个黑洞有强烈的闪光。Gallo获知后，便向NuSTAR团队发出请求，要求他们迅速跟进观测这个天体。这个项目被归到了天文台的“意外目标”计划中，以便能够中断原有的日程，对重要的事件进行观测。八天后，NuSTAR把它的X射线之眼指向了这个目标，目睹了这次闪光事件的后半段。

在对数据进行仔细分析后，天文学家相信他们看到的是由黑洞冕产生的猛烈弹射现象。

“冕中的物质首先会在内部聚集，随后像喷射机一样被弹射出去，”Wilkins说。“我们仍然不清楚黑洞是如何产生这些弹射物的，但在平衡被打破前，这些物质很可能会先聚集起来。”

黑洞冕和积吸盘释放出的X射线频谱稍有不同。利用“雨燕”和NuSTAR获得的数据，对X射线的频谱进行分析后便可以获知黑洞冕的X射线在变“亮”，这种变亮就是冕运动的结果。

冕的运动速度非常快。“马卡良335”的冕运动速度可以达到光速的20%。如果冕的喷射方向朝向我们，就会产生一种名为“相对论多普勒增亮”的效应。

综上所述，黑洞的X射线闪光是由黑洞冕的弹射产生的。

“作为X射线源的冕，其本质仍然是个谜，但现在我们能够看到它产生的剧烈变化，这为我们了解其规模和结构提供了线索，”帕萨德纳加州理工学院NuSTAR的主研究员Fiona Harrison说。

但是天文学家仍然不清楚造成冕弹射的根本原因是什么。黑洞身上的未解之谜实在太多。