IT之家 4 月 12 日消息，據(jù) Subaru Telescope 報(bào)道，由日本千葉工業(yè)大學(xué)一名研究人員領(lǐng)銜的國際團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)極為罕見的天文現(xiàn)象：一個(gè)距離地球約 100 億光年的星系，其亮度在短短 20 年內(nèi)驟降至原先的二十分之一。研究人員結(jié)合多波段觀測數(shù)據(jù)與跨度數(shù)十年的存檔資料分析后得出結(jié)論，此次亮度衰減是由流入星系中心超大質(zhì)量黑洞的氣體量急劇減少所致。這一發(fā)現(xiàn)表明，超大質(zhì)量黑洞的活動強(qiáng)度，能夠在人類一生可觀測的短時(shí)間尺度內(nèi)發(fā)生劇烈變化。

圖 1：：星系 J0218?0036（紅移 1.8；約 100 億光年外）的可見光圖像超大質(zhì)量黑洞活動驟減

據(jù)IT之家了解，絕大多數(shù)星系的中心都存在一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量可達(dá)太陽的數(shù)億倍。在部分情況下，黑洞強(qiáng)大的引力會將周圍氣體向內(nèi)牽引。氣體在向黑洞螺旋靠近的過程中，會形成一種被稱為吸積盤的結(jié)構(gòu)。吸積盤內(nèi)的摩擦作用將氣體加熱至極高溫度，釋放出巨大能量，使得星系核心區(qū)域異常明亮（圖 2 左）。這類高亮度區(qū)域被稱作活動星系核（AGN）。

圖 2：藝術(shù)家對活躍星系核處于明亮階段（左）和昏暗階段（右）的構(gòu)想圖

然而，若因某種原因?qū)е铝魅胛e盤的氣體量減少，黑洞釋放的輻射便會減弱，星系核心也隨之變暗（圖 2 右）。最新觀測結(jié)果顯示，該星系恰好進(jìn)入了這一階段 —— 其中心黑洞的活動強(qiáng)度快速衰退。

巡天數(shù)據(jù)揭示劇烈變暗現(xiàn)象

這支國際合作團(tuán)隊(duì)成員來自千葉工業(yè)大學(xué)、德國波茨坦大學(xué)、富山大學(xué)、西班牙加那利天體物理研究所、日本國家天文臺及立命館大學(xué)。團(tuán)隊(duì)對比了斯隆數(shù)字巡天（SDSS）與昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡主焦點(diǎn)相機(jī)（HSC）的觀測圖像，發(fā)現(xiàn)該星系的視亮度在約 20 年間降至原本的二十分之一（圖 1）。活動星系核的亮度通常波動幅度僅為 30% 左右，如此大幅的亮度衰減極為罕見。團(tuán)隊(duì)隨即利用加那利大型望遠(yuǎn)鏡（GTC）開展后續(xù)觀測，并對該天體展開全面研究。

研究人員通過昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡與凱克天文臺完成了全新的光學(xué)及近紅外觀測，同時(shí)開展了射電波段觀測。此外，他們還分析了存檔的 X 射線、紅外數(shù)據(jù)，以及約 70 年前拍攝的照相底板，整合了多波段、跨時(shí)域的全部觀測信息。

黑洞“燃料”耗盡

通過將光學(xué)與紅外波段的亮度變化觀測結(jié)果與理論模型對比，研究人員估算出：在僅約 7 年時(shí)間內(nèi)，氣體從吸積盤流入黑洞的速率 —— 即質(zhì)量吸積率，降至此前水平的五十分之一左右。這意味著為黑洞提供物質(zhì)補(bǔ)給的來源可能正在快速中斷。

研究團(tuán)隊(duì)曾考慮另一種可能性：吸積盤前方的塵埃云暫時(shí)遮擋了光線。但該假說無法解釋從光學(xué)至紅外全波段觀測到的亮度變化，因此被排除。結(jié)果表明，吸積盤自身的物理狀態(tài)很可能發(fā)生了劇烈改變。究竟是何種機(jī)制引發(fā)了如此快速的變化，目前尚不明確，仍需進(jìn)一步觀測與理論研究加以闡釋。

快于預(yù)期：重新審視吸積模型

此次發(fā)現(xiàn)證實(shí)，星系中心超大質(zhì)量黑洞的活動，可在短短數(shù)年至數(shù)十年的時(shí)間尺度內(nèi)發(fā)生劇烈變化，這一時(shí)長完全處于人類一生可觀測的范圍內(nèi)。在此之前，學(xué)界普遍認(rèn)為活動星系核中超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量吸積過程，變化周期長達(dá)數(shù)萬年甚至更久。這一新成果對這一長期主流觀點(diǎn)提出了挑戰(zhàn)。

該研究負(fù)責(zé)人、千葉工業(yè)大學(xué)天文研究中心首席研究員諸友智樹表示：“活動星系核能在如此短時(shí)間內(nèi)發(fā)生亮度劇變，且這一衰減現(xiàn)象似乎源于超大質(zhì)量黑洞吸積率的大幅變化，令人驚嘆。我們希望借助主焦點(diǎn)相機(jī)等廣角巡天數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)更多此類天體，進(jìn)而探明超大質(zhì)量黑洞的活動如何停止與重啟。”

主要負(fù)責(zé)理論解讀的合著者、富山大學(xué)川口俊浩補(bǔ)充道：“該天體表現(xiàn)出的快速光變無法用標(biāo)準(zhǔn)模型解釋，它為構(gòu)建全新理論模型提供了關(guān)鍵檢驗(yàn)樣本。我們將探究何種物理?xiàng)l件能夠復(fù)現(xiàn)觀測到的現(xiàn)象。”

廣角巡天的科研價(jià)值

廣角巡天能夠高效觀測天區(qū)中大量天體，已成為現(xiàn)代天文學(xué)的重要發(fā)展趨勢。本研究證實(shí)，整合多波段、跨時(shí)域數(shù)據(jù)，可揭示超大質(zhì)量黑洞活動的長期演化規(guī)律。若未來廣角成像巡天能發(fā)現(xiàn)更多變暗或休眠的活動星系核，將為研究星系及其中心黑洞的協(xié)同演化提供關(guān)鍵線索。

該研究成果已于 2025 年 11 月 4 日發(fā)表于《日本天文學(xué)會公報(bào)》（PASJ）。本文含圖 1 在內(nèi)的相關(guān)圖像，還被選為 2025 年 12 月《日本天文學(xué)會公報(bào)》的封面。