神秘太空爆炸频现，科学家：或是中等质量黑洞“搞鬼”

天文学家已经探测到大约十几个这类奇特又罕见的爆炸事件。它们会不会是某种特殊黑洞现身的信号呢？

天文学家此前从未目睹过这般景象——在遥远的太空深处，有巨大物体发生了爆炸。2018年，地球上的望远镜捕捉到了这场令人震撼的明亮且不寻常的爆炸，爆炸发生在距离地球约2亿光年的地方。

这场爆炸来得又快又猛，其亮度远远超出了人们对普通恒星爆炸（超新星）在消失前亮度的预期。这场被标记为AT2018cow的奇怪爆炸，规模与我们的太阳系差不多大，很快就有了个让人过目难忘的绰号——“牛”。

自这场令人眼花缭乱的爆炸事件发生后，天文学家在整个宇宙中又探测到了一些类似的爆炸。它们被统称为发光快速蓝色光学瞬变（LFBot），都具有相同的特征。

“它们亮得惊人！”纽约康奈尔大学的天文学家安娜·何说道，这也是LFBot中“L”（发光）的由来。爆炸时高达约40000摄氏度（72000华氏度）的异常高温，让光线偏向光谱的蓝色部分，从而呈现出蓝色。缩略词中的“O”和“T”分别代表这些事件出现在可见光谱（光学）中，且持续时间短暂（瞬态）。

起初，科学家们猜测LFBots可能是失败的超新星，即恒星试图爆炸却反而内爆，在核心形成一个黑洞，随后从内部将恒星吞噬。

然而，另一种理论正逐渐受到更多关注——当一类尚未被发现的中等大小的黑洞（即中等质量黑洞）吞噬靠近它们的恒星时，就会触发“牛”耀斑。去年11月发表的一篇研究论文为这一想法提供了新证据，表明这或许是更合理的解释。“目前科学界的普遍看法正朝着这个方向转变。”利物浦约翰摩尔斯大学的天文学家丹尼尔·佩利说道。

倘若这一理论被证实，它将为这种难以捉摸的黑洞的存在提供关键证据，填补宇宙中最小和最大黑洞之间的空白，同时也可能为暗物质这一宇宙最大谜团之一提供重要线索。

2018年最初的“牛”耀斑是由一项机器人天空调查项目发现的，该项目利用名为“小行星撞击地球最后警报系统”（Atlas）的地球望远镜进行观测。该系统捕捉到了发生在距离地球约2亿光年星系中的这场爆炸。值得注意的是，它的亮度比普通超新星高出100倍，而且仅在短短几天内就出现又消失。正常的超新星需要数周甚至数月才能完成这一过程。根据英国谢菲尔德大学研究人员的观察，这次爆炸还呈现出奇怪的扁平结构。

自那以后，天文学家已经确定了大约十几个类似的事件。大多数还获得了以动物为主题的昵称，这些昵称大致基于发现它们的天文调查随机分配的字母。例如，2018年被观测到的ZTF18abvkwla被称为“考拉”；2020年被发现的ZTF20acigmel被称为“骆驼”；2022年被发现的AT2022tsd被称为“塔斯马尼亚恶魔”；2023年的AT2023fhn则被称为“雀”或“小鹿”。

天文学家越来越多地借助望远镜巡天来研究天空的大部分区域，以寻找这类事件。一旦有事件爆发，他们就会通过天文学家电报（Astronomer's Telegram，一种天文事件的在线留言板）等服务向其他天文学家发出警报。这类警报旨在促使其他望远镜迅速行动，将镜头对准该事件，以便在爆炸消失前对其进行详细观测。

11月，安娜·何和佩利又发现了一个新的LFBot，这次被命名为AT2024wpp，不过它目前还没有昵称。“我们正考虑叫它‘黄蜂女’。”安娜·何说道。这次爆炸格外引人注目，因为它是自“牛”耀斑以来观测到的最亮的LFBot，而且它在亮度增强的早期阶段就被发现了，这意味着天文学家可以调动许多望远镜——包括哈勃太空望远镜——来对其进行观测，以获取更多信息。“这是自‘牛’耀斑本身以来最好的一次观测机会。”佩利说道。

早期的观测结果显示，“黄蜂女”并非由失败的超新星引发。按照失败超新星理论，恒星在爆炸过程中会自行坍缩，随后在恒星外壳内形成一个黑洞或致密的中子星，并通过外壳发射出辐射射流，形成所谓的中央引擎，这可以解释地球上观测到的短暂“牛”耀斑。

但佩利表示，“黄蜂女”似乎没有任何迹象表明有物质从爆炸中流出，而科学家们原本期望能从这类事件中观测到物质流出。不过，他强调目前的发现只是初步的。“我们仍在分析数据。”他说道。

它看起来像是一颗恒星的残骸，正被一个中等质量的黑洞吞噬。

2024年9月，荷兰空间研究所的曹铮及其同事重新研究了首个被探测到的LFBot，也发现了挑战失败超新星理论的证据。

通过研究对该事件的X射线观测数据，他们发现爆炸周围似乎有一个物质盘。在制作了这个盘的计算机模型后，他们发现它看起来像是一颗恒星的残余物，正被一个质量大约是太阳100到100000倍的中等质量黑洞吞噬。更大的黑洞质量可能比太阳大数百万甚至数十亿倍。

当恒星被黑洞吞噬时，偶尔会导致黑洞突然变亮，因为恒星的大块物质被黑洞吞噬，从而产生了地球上天文学家观测到的“牛”耀斑。

“我相信我们的研究支持AT2018cow和类似LFBots是由中等质量黑洞引发的这一观点。”曹铮说道。

另一种观点认为，LFBots实际上是一类被称为沃尔夫 - 拉叶星的巨星，它们被质量仅为太阳质量10到100倍的更小黑洞撕裂。纽约哥伦比亚大学的理论天体物理学家布莱恩·梅茨格就是支持这一观点的人之一。他说，这些黑洞的形成方式与成对的黑洞类似——它们产生的引力波已经被探测到——只不过在这种情况下，只有一颗恒星变成了黑洞。

不过，目前中等质量黑洞理论可能是最吸引人且最受欢迎的观点。如果这一理论正确，那就意味着LFBots为我们研究神秘的中等质量黑洞提供了独特机会。尽管天文学家有理由相信宇宙中存在中等质量黑洞，但至今还没有人为它们找到确凿证据。

它们可能极为重要，是宇宙中最小的黑洞和最大的超大质量黑洞（例如我们银河系中心的黑洞）之间的关键缺失环节。LFBots或许能揭示中等质量黑洞的位置以及它们的常见程度。

“中等质量黑洞模型是最令人兴奋的。”佩利说道，“科学界关于中等质量黑洞是否真的存在仍有争议，目前证据还很少。”

要确定LFBot的本质，我们确实需要更大的样本量。“不幸的是，它们实在太罕见了。”佩利说道。他补充说，拥有大约100个LFBots的数据将是理想的下一步。明年我们可能会更接近这个目标，届时以色列一台名为紫外线瞬态天文卫星（Ultrasat）的轨道望远镜将发射升空。预计它将凭借其204平方度的超大视场（相当于看到1000个满月），在其他宇宙瞬变中发现更多的LFBots。

其他太空望远镜，如詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），只要能在爆炸变亮时及时将镜头对准爆炸方向，就能收集到更多关于奇异LFBot的数据。“JWST将是绝佳选择。”梅茨格说道。然而，在望远镜上争取观测时间进行此类观测并非易事。“我申请过两次。”安娜·何说道，但她都没能成功。“我今年再试试。”

在更多数据到来之前，这些奇怪爆炸的神秘面纱仍将持续笼罩。显而易见的是，LFBots比任何人预期的都要不寻常得多。

“我原本以为这将是一个有趣的一次性研究项目。”佩利说道，“但事实证明，这确实是一种全新的独立现象，而且它们正变得越来越有趣。”

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