中新網(wǎng)北京2月10日電 (記者 孫自法)作為宇宙中引力極其強(qiáng)大、連光都無(wú)法逃脫的致密天體，黑洞是如何吞噬周邊天體的？其“進(jìn)食”過(guò)程一直以來(lái)備受關(guān)注。

　　中等質(zhì)量黑洞“進(jìn)食”白矮星

　　來(lái)自中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)的最新消息說(shuō)，天文學(xué)家通過(guò)對(duì)中國(guó)天關(guān)衛(wèi)星(愛(ài)因斯坦探針，英文縮寫EP)巡天捕獲的、編號(hào)為EP250702a的高能宇宙爆發(fā)事件的最新研究，認(rèn)為它很可能是一個(gè)中等質(zhì)量黑洞撕裂并吞噬一顆白矮星的過(guò)程。

　　這是人類首次捕捉到如此極端的黑洞“進(jìn)食”現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，并實(shí)現(xiàn)“拍照”取得直接證據(jù)，從而刷新了人類對(duì)極端天體物理過(guò)程的認(rèn)知。

天關(guān)衛(wèi)星捕獲EP250702a事件藝術(shù)想象圖。國(guó)家天文臺(tái)天關(guān)衛(wèi)星科學(xué)中心 供圖

　　天文學(xué)領(lǐng)域這項(xiàng)突破性的黑洞研究新進(jìn)展，由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)聯(lián)合鄭州大學(xué)、香港大學(xué)等40余家高校和科研院所的合作者共同完成，相關(guān)論文近日以封面文章形式在最新一期國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)通報(bào)》(Science Bulletin)發(fā)表。

　　據(jù)國(guó)家天文臺(tái)天關(guān)衛(wèi)星科學(xué)團(tuán)隊(duì)介紹，天關(guān)衛(wèi)星在巡天中，捕捉到一個(gè)異常明亮且急劇變化的X射線源EP250702a(因其伽馬射線耀發(fā)也被稱為GRB250702B)事件，其亮度變化、輻射節(jié)奏與光譜特征均與以往任何已知的爆發(fā)顯著不同。

　　隨后，全球多臺(tái)望遠(yuǎn)鏡將“鏡頭”對(duì)準(zhǔn)該事件區(qū)域，展開(kāi)一場(chǎng)跨波段的聯(lián)合觀測(cè)。

　　“萬(wàn)星瞳”“風(fēng)行天”珠聯(lián)璧合

　　天關(guān)衛(wèi)星科學(xué)團(tuán)隊(duì)稱，此次發(fā)現(xiàn)的核心，在于天關(guān)衛(wèi)星搭載有獨(dú)特而互補(bǔ)的兩臺(tái)X射線望遠(yuǎn)鏡——昵稱“萬(wàn)星瞳”的寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡(WXT)和昵稱“風(fēng)行天”的后隨X射線望遠(yuǎn)鏡(FXT)。

　　2025年7月2日，“萬(wàn)星瞳”在例行巡天觀測(cè)中，發(fā)現(xiàn)一例突然出現(xiàn)的，存在劇烈光變的暫現(xiàn)源。與此同時(shí)，美國(guó)費(fèi)米衛(wèi)星也在相近時(shí)間探測(cè)到一系列能量極高、變化極快的伽馬射線爆發(fā)。進(jìn)一步對(duì)“萬(wàn)星瞳”歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行回溯分析，揭示出一個(gè)關(guān)鍵細(xì)節(jié)：早在伽馬射線爆發(fā)之前約一天，“萬(wàn)星瞳”就已在同一位置探測(cè)到持續(xù)的X射線輻射。

　　在初始信號(hào)約15小時(shí)后，該源區(qū)發(fā)生一系列劇烈的X射線閃耀變，其最亮?xí)r的亮度躋身于宇宙中已知最亮的瞬間爆發(fā)事件之列。

　　國(guó)家天文臺(tái)李東悅博士表示，這個(gè)提前出現(xiàn)的X射線信號(hào)至關(guān)重要，表明這不是以伽馬射線閃亮開(kāi)場(chǎng)的傳統(tǒng)伽馬射線暴，其“引擎”早已在X射線波段悄然啟動(dòng)。

　　得益于“萬(wàn)星瞳”提供的精確坐標(biāo)，全球多臺(tái)大型望遠(yuǎn)鏡迅速跟進(jìn)，成功在多波段上鎖定了這一天體，確定其位于一個(gè)紅移1.04的星系外圍?！帮L(fēng)行天”也迅速接管，對(duì)EP250702a事件進(jìn)行高分辨率精細(xì)觀測(cè)。

　　后續(xù)觀測(cè)進(jìn)一步揭示該天體的劇烈演化，“風(fēng)行天”望遠(yuǎn)鏡記錄下長(zhǎng)達(dá)1個(gè)多月的完整變化過(guò)程：在經(jīng)歷約1天的猛烈爆發(fā)后，其亮度在20天內(nèi)驟降10萬(wàn)倍以上。更關(guān)鍵的是，其晚期X射線輻射的能譜平均能量降低，低能(軟)X射線成分相對(duì)增加，這可能意味著一個(gè)新的、更“柔和”的輻射成分開(kāi)始顯現(xiàn)。

　　李東悅指出，這些變化模式，與任何已知的伽馬射線暴或銀河系內(nèi)爆發(fā)都截然不同。

　　勾勒爆發(fā)事件三重關(guān)鍵特征

　　在全球多臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的協(xié)同觀測(cè)下，EP250702a呈現(xiàn)出一系列突破常規(guī)的特征：它在數(shù)十億光年外多次爆發(fā)，持續(xù)輻射出極高能量，亮度極為驚人，且亮度和能譜在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)生快速而復(fù)雜的變化。這些特征交織在一起，無(wú)法用以往任何一種單一的天文事件模型對(duì)其進(jìn)行圓滿解釋。

本項(xiàng)研究成果相關(guān)示意圖。國(guó)家天文臺(tái)天關(guān)衛(wèi)星科學(xué)中心 供圖

　　綜合觀測(cè)數(shù)據(jù)，天關(guān)衛(wèi)星科學(xué)團(tuán)隊(duì)勾勒出EP250702a事件的三重關(guān)鍵特征：X射線輻射早于伽馬射線爆發(fā)約1天，這與普通伽馬暴的典型模式不同，暗示其物理起源可能更為特殊；極高的亮度與高能輻射特征，表明物質(zhì)很可能以接近光速、方向性極強(qiáng)的噴流形式向外拋出；事件發(fā)生于星系外圍，而非星系中心，這說(shuō)明其背后的“引擎”并非通常位于星系核心的超大質(zhì)量黑洞。

　　國(guó)家天文臺(tái)張文達(dá)副研究員認(rèn)為，如果是大質(zhì)量恒星自身坍縮并釋放出巨大能量，但這通常只會(huì)產(chǎn)生持續(xù)秒級(jí)到分鐘級(jí)的伽馬射線暴。這種持續(xù)時(shí)間極長(zhǎng)、伴隨劇烈短時(shí)標(biāo)耀發(fā)的現(xiàn)象，非常類似于罕見(jiàn)的帶噴流的黑洞瓦解恒星事件。

　　基于觀測(cè)事實(shí)，天關(guān)衛(wèi)星科學(xué)團(tuán)隊(duì)提出EP250702a事件一個(gè)物理上自洽的圖景：它是一個(gè)中等質(zhì)量黑洞，撕裂并吞噬了一顆白矮星。

　　“衰減極快”“亮度極高”組合

　　本次事件中，X射線亮度衰減起始更早，噴流能量顯著高于以往所有觀測(cè)到的帶噴流的黑洞潮汐瓦解恒星事件。同時(shí)，其整體衰減時(shí)標(biāo)遠(yuǎn)短于此前幾例中等質(zhì)量黑洞潮汐瓦解事件候選體，后者的衰減過(guò)程往往可持續(xù)數(shù)年。此外，該事件的X射線峰值亮度極高，超出所有已知同類事件至少一個(gè)量級(jí)，甚至可達(dá)百倍之多。

　　在天關(guān)衛(wèi)星首席科學(xué)家、國(guó)家天文臺(tái)袁為民研究員看來(lái)，“衰減極快”與“亮度極高”這一組合特征表明，此次捕獲到被黑洞撕碎的恒星并非類似太陽(yáng)的普通主序星，而很可能是一顆高密度白矮星。若是普通恒星被撕碎，物質(zhì)回落與發(fā)光過(guò)程通常緩慢得多，往往持續(xù)數(shù)年甚至更久。

　　白矮星是恒星死亡后留下的、密度極高的致密殘骸，其平均密度可達(dá)太陽(yáng)的百萬(wàn)倍。理論研究表明，只有質(zhì)量在數(shù)百倍到數(shù)十萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量之間的中等質(zhì)量黑洞，才有能力在不“囫圇吞棗”的情況下，將如此致密的白矮星用潮汐力撕碎。這個(gè)過(guò)程預(yù)期會(huì)釋放出極其短暫而劇烈的能量，并伴隨著明亮且快速的噴流，與EP250702a展現(xiàn)出的快速演化和極端亮度完美匹配。

　　鄭州大學(xué)物理學(xué)院天體物理研究所青年教師楊俊解釋稱，費(fèi)米衛(wèi)星的伽馬射線數(shù)據(jù)為黑洞質(zhì)量提供了關(guān)鍵約束，可以推算出本次研究黑洞的質(zhì)量應(yīng)小于7.5萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量。同時(shí)，事件發(fā)生在星系外圍，也排除了它起源于星系中心超大質(zhì)量黑洞周圍的可能性。

　　國(guó)家天文臺(tái)金馳川研究員表示，超短時(shí)標(biāo)、極高峰值光度以及爆發(fā)后期出現(xiàn)的軟X射線“余輝”，共同構(gòu)成一幅連貫的物理圖景，也為中等質(zhì)量黑洞撕裂白矮星這一“劇情”提供了強(qiáng)有力的支持。

　　打開(kāi)天文學(xué)研究全新突破口

　　國(guó)際學(xué)界對(duì)EP250702a事件的起源意見(jiàn)不一，有研究提出，它可能源于恒星質(zhì)量黑洞與一顆氦星的并合；有模型考慮恒星級(jí)黑洞撕裂普通恒星的可能性。

發(fā)表本項(xiàng)研究的期刊封面。國(guó)家天文臺(tái)天關(guān)衛(wèi)星科學(xué)中心 供圖

　　香港大學(xué)戴麗心教授指出，不同模型的并存恰恰體現(xiàn)了該事件的巨大科學(xué)價(jià)值，白矮星-中等質(zhì)量黑洞模型能最自然地解釋其快速演化和極端能量輸出。

　　袁為民研究員表示，天關(guān)衛(wèi)星的使命，正是去捕捉宇宙中那些難以預(yù)測(cè)的極端瞬變現(xiàn)象。EP250702a的發(fā)現(xiàn)，充分展現(xiàn)出“萬(wàn)星瞳”獨(dú)特的監(jiān)測(cè)能力?！八粌H證明我們能夠率先捕捉宇宙的極端瞬間，更體現(xiàn)了中國(guó)在全球天文探索中作出決定性貢獻(xiàn)的能力”。

　　天關(guān)衛(wèi)星科學(xué)團(tuán)隊(duì)總結(jié)說(shuō)，EP250702a這一中等質(zhì)量黑洞以噴流形式撕裂白矮星事件的發(fā)現(xiàn)研究，不僅有助于揭示中等質(zhì)量黑洞這一長(zhǎng)期“失蹤”的黑洞族群，也為研究黑洞生長(zhǎng)、致密天體的最終命運(yùn)，以及多信使天文學(xué)打開(kāi)了全新的突破口。(完)