國際空間站直擊黑洞“喫星星”：黑洞的光冕收縮了

（原標題：在國際空間站上直擊黑洞“喫星星”：黑洞的光冕收縮了）

澎湃新聞記者虞涵棋

在科幻電影《星際穿越》中，男主角進入黑洞後並未被引力撕碎，而是來到了一個奇蹟的高維空間。黑洞喫進物體後會發生什麼？人類現有的科學水平尚不能完全回答這個問題，只能從黑洞喫星星時“打嗝”出的光波略窺一二。

北京時間1月10日凌晨，世界頂級學術期刊、英國《自然》雜誌（Nature）的封面論文，即講述了對一次黑洞喫星星過程的觀測研究，在宇宙學上稱爲“黑洞瞬變”事件。

死亡共舞

黑洞作爲一類極端天體，是恆星們的其中一種特殊歸宿。隨着恆星核聚變的燃料殆盡，質量小一些的內部坍塌成白矮星，質量大一些的則會坍塌成中子星或黑洞。

根據愛因斯坦引力場方程的計算，如果大量物質集中於空間一點，奇點周圍會形成時空扭曲的“視界”，一旦進入這個界面，連光子也無法逃逸，故而稱爲“黑洞”。

黑洞本身雖無光，但大量彌散物質被吸附在黑洞周圍轉動，形成一個發光的盤狀結構。一旦天體進入吸積盤的範圍，就開始被黑洞吞噬。

而沿着這個“吸積盤”中軸線的上下兩端上，科學家們還發現了神祕的黑洞“光冕”，與太陽的“日冕”相似，是一團緻密的超高溫等離子體。

《自然》封面論文

正如封面圖片所描繪的，黑洞吞噬恆星的過程以“雙星共舞”的形式展開。恆星或白矮星圍繞着黑洞旋轉，物質不斷被吸收，釋放出巨大的引力波和能量，高速等離子噴流從黑洞中逃逸而出，形成明亮的光柱。

也就是說，黑洞雖然如饕餮般吞食一切，卻不能喫得乾乾淨淨，總是“打嗝”，給天文學家留下可以研究的線索。

“黑洞”中的水滴聲

2018年3月6日，位於智利安第斯山脈託洛洛山頂的兩臺“全天自動超新星搜索項目”望遠鏡捕收穫了一個編號爲ASASSN-18ey的光學信號。5天后，國際空間站上搭載的全天X射線圖像監視器（MAXI）捕捉到了一個編號爲MAXI J1820+070的X射線源。兩相比對後，天文學家們初步確定這兩個信號來自同一個正在吞噬天體的黑洞，形成一個黑洞雙系統。

值得一提的是，該信號源十分明亮，約在3260光年之外，這已經是目前人類發現的黑洞雙系統中距離地球最近的。

消息公開後，世界範圍內十數臺地面望遠鏡和空間設備瞄準信號源，接收分析不同頻段的數據。其中就包括同樣位於國際空間站上的中子星內部組成探測器（NICER）。該載荷針對中子星周圍的極端引力、電磁場和核物理學設計，專門探測極端高密度和高壓下的奇妙物質狀態，因而也適用於黑洞的觀測。

爲了理解探測器的工作方式，你可以想象一個“漆黑的山洞”中的水滴。你先聽到水滴聲，再聽到水滴聲反彈到洞壁上的回聲。水滴聲和回聲間的間隔越長，山洞的大小就越大。

對於黑洞而言，“水滴聲”就是從光冕中射出的X射線光子，而“回聲”就是光冕與吸積盤內緣相互作用後二次射出的X射線光子。