<code>它的“暴脾氣”會給我們地球人造成什麼影響？/<code>
經過歷年來不斷地觀測發現，我們星系中央的黑洞逐漸有些“坐立不安”，正在變得越來越活躍......
黑洞：你只看到了我的皮囊
黑洞，是廣義相對論預言的超級緻密天體，它以強大的引力吸引一些物質，像宇宙中的一個“怪獸”，吞食著來自宇宙的萬物。幾乎所有星系的中央，都一顆超大質量黑洞的存在。它仿若一個威嚴的君主，指揮著星系裡所有恆星的運動，吞噬掉任何向自己來犯的“示威者”，掌控著這一龐大星系“國家”的運行。
在我們銀河系中央——銀心處，就有著一顆超大質量黑洞，我們稱之為人馬座A（Sgr A*）。抬頭仰望，它藏匿在人馬座和天蠍座的邊界地帶，隱匿於璀璨星光的光輝裡，卻默默地調度著銀河系的一切。它的質量是太陽的400萬倍左右，強大的引力使得周邊的空間彎曲，甚至光子也無法逃脫。科學家們無法通過望遠鏡直接辨識出黑洞的樣子，這又渲染出了黑洞高高在上的“君主”形象。
（圖源：npr.org）
在所有的星系中央幾乎都有這樣的超大質量黑洞，它悄悄地藏匿在光輝璀璨中心裡
不過，物質受到黑洞的強引力作用下會朝著黑洞下墜。這一“掉落”的過程是螺旋式的，物質會形成圍繞著黑洞的盤狀結構。過程中由於物質彼此之間存在摩擦，摩擦的光子有機會可以被我們看到。科學家們根據這樣的特性就能“看到”黑洞了，然而實際上看到的不是黑洞本身，而是它的“吸積盤”。
去年四月份，科學家們通過事件視界望遠鏡（EHT）沖洗出了第一張黑洞照片——位於M87星系的超大質量黑洞。因為它和我們銀河系的黑洞有很多相似，科學家們相信未來呈現的銀河系黑洞照片的模樣也是大同小異。
（圖源：Wikipedia.org）
2019年4月，利用事件視界望遠鏡（EHT）沖洗出的M87星系黑洞照片
黑洞並不像我們想的那樣一成不變。正如君主也會有“龍顏大悅”和“勃然大怒”之間的情緒轉變，黑洞在自身的生命歷程裡也會有對應的“情緒”變化。
科學家們可以利用不同的觀測手段，對銀河系黑洞進行“望聞問切”式的精確診斷，從而方便揣測這顆主宰我們星系的黑洞，脾氣如何：是一如既往的平靜（對應相對穩定的數據），還是突然開始耍小性子（檢測到異常的光子流量變化）。
閃爍的耀斑是它那不羈的靈魂
科學家們常常能發現黑洞的“閃爍”，尤其是通過x射線波段觀測時，由於探測器上會短時間接收到光子，使得流量增加，這便是與黑洞“脾氣”相掛鉤的耀斑。
耀斑是由一種叫做日冕的神秘結構觸發。你沒有聽錯，黑洞也有日冕。我們熟知太陽有日冕。太陽的日冕由高速的等離子體組成，自由電子就是等離子體的一種。
太陽色球層和光球層的外側，是太陽大氣的最外層。和太陽的日冕相似，星系中心的巨大黑洞周圍，也存在著這樣的冕狀物質。
(圖源：Wikipedia.org)
在日全食時，黑暗的太陽外圍是銀白色的光芒，像帽子似地扣在太陽上，因此稱為日冕
日冕是導致耀斑的“罪魁禍首”。圍繞黑洞盤旋的吸積盤上，有著大量的高能電子，這些電子相互聯結成為結構複雜的黑洞日冕。儘管天文學家們知道黑洞上日冕的存在，但是具體是什麼樣的結構我們還是心存疑惑。或許像燈泡，也或許像夾心餅乾。但可以確定的是，這些圍繞著黑洞盤旋的高能狂躁電子會不斷的地尋找著發洩自己的窗口，那些飛離吸積盤的紫外光子就是它們的目標。這些狂躁之徒與光子的相互作用，產生能量更高的X射線光子，隨後這些X射線又會折返回到吸積盤上，和上面的物質相互作用，給我們在光譜學上留下了可供參考的“指紋”。
（圖源NASA）
插圖顯示了一個被漩渦吸積盤包圍的超大質量黑洞。紫色的輝光代表著黑洞的日冕，它包含了高能粒子，可以產生x射線
我們大可以通過這些指紋來判斷黑洞轉動得有多快，自然而然就能知道它的脾氣最近是怎麼變化的了。
它開始煩躁了？
正如人的情緒一般，每天有一些小波動很正常，銀河系中央輻射的亮度也都在一個基礎值附近波動。但是結合歷年來的觀測數據和科學研究結果，它可就顯得越來越不安分了。
最近就有一組研究團隊展示了表明黑洞不安的一系列發現：我們星系中央黑洞的X射線耀斑越來越多了。
我們不妨先看一看它們是怎麼越來越多的。
2013年，有研究團隊藉助錢德拉望遠鏡觀測到了45次耀斑，耀斑發生的頻率是每天1.3個。
2016年，又有一組團隊再度結合著錢德拉望遠鏡共探測到了82次耀斑，分析得到的耀斑發生次數為每天1.6次。
2017年，有學者撰寫論文稱，在動用了XMM-牛頓、錢德拉塞卡、斯威夫特這三臺設備後，於一定的時間內觀測到了107次這樣的事件，計算得到的平均發生率為每天3次左右。
2018年，又有人分析了錢德拉望遠鏡從2012年至2018年的探測結果，挖掘出被掩蓋的新的58例案例，計算的耀斑平均發生率也是每天3次左右。
（論文插圖）
利用前兩個X射線望遠鏡獲得的從1999年-2018年黑洞耀斑的變化情況，橫座標是觀測到的亮度，縱座標反映耀斑的持續時間
越來越多的觀測表明我們眼前的這顆黑洞變得愈加地活躍。科學家們將前前後後大部分的X射線觀測數據結合在了一起，經過一通猛如虎的分析，得出的主要結論是：至少在X射線波段黑洞確實閃爍的得越來越頻繁了。
（拼接自網圖）
揭示黑洞X射線耀斑的“三駕馬車” 左上為錢德拉望遠鏡，左下為XMM-牛頓，右圖為斯威夫特X射線觀測設備，他們是本世紀初X射線天文學主要的觀測設備，而黑洞的X射線輻射，剛好是它們大顯身手的地方。
煩躁往往不體現在一個方面
探尋黑洞活躍的過程與盲人摸象的過程很相似。
我們無法擁有上帝視角去洞察一切，所以需要憑藉自己觀測的數據來揣度黑洞這個“大象”的真實。摸象的盲人越多，能給出的關於大象的形容詞語也越多，我們將這些隻言片語的詞句湊合拼湊起來，就能夠慢慢拼湊描摹出大象的模樣。X射線波段就相當於是摸銀河系中央大黑洞的一個“盲人”。而另外參與“摸象”的，還有電磁波譜裡近紅外波段和射電波段兩位協助者在摩拳擦掌。
接近紅外線的波段，從2003年開始，就被發現黑洞耀斑發生頻率逐年增加的端倪。通過美國的甚大望遠鏡（VLT）和凱克望遠鏡從03年到13年斷斷續續的觀測結果，我們確實發現了黑洞的活躍度是逐年增加的。就在去年，黑洞就在這一波段還發生過一次劇烈的閃爍事件，閃爍的亮度達到了它平均亮度的75倍，也是這一波段上從未觀測到的最亮值了。
（Wikipedia.org）
位於美國夏威夷州的凱克天文臺，它可以採集來自宇宙各個方向的紅外線
射電頻率方面，一些大型的射電望遠鏡陣列也捕獲到了不斷增加的流量，雖然和X射線耀斑的一天三次左右的閃爍頻率相比，射電頻段的閃爍幾天才會有一次，但是也隱隱約約同黑洞的煩躁不安搭上了鉤。至於二者為什麼閃爍時間不一致，科學家們猜想，這裡面或許存在物理機制的不同，使得不同波段觀測到的黑洞閃爍不一致；也有可能同望遠鏡的分辨率有關。
還記得去年四月揭示第一幅黑洞圖像的事件視界望遠鏡（EHT）嗎？它是文章開頭沖洗出第一張黑洞照片的“照相機“。通過將全世界一些大型的射電陣列整合起來，我們收穫了有效直徑達到地球大小的超大“望遠鏡”。天文學家們相信通過這樣的方法可以讓我們的千里眼看得更清晰，也更加遙遠。去年有科學家們利用這雙慧眼已經揭示了隔壁星系M87的黑洞真面貌，下一步的目標，就是要對我們銀河系的中央大黑洞進行“外科手術”式的調研了。
我們該擔心嗎？
或許有朋友擔心黑洞越發焦躁的脾氣會不會影響到我們。要知道，我們的太陽地處銀河系邊緣，這顆主宰我們的銀河系大黑洞距離我們有2.7萬光年，而這裡已經到達黑洞勢力的邊緣地帶了。
天高皇帝遠，在這麼遠的尺度上，黑洞的煩躁對我們來說也算不上什麼。
在一系列摧毀地球的天外來客方案中，除了小行星撞擊，橫掃地球的超強伽馬射線爆也是一個值得考量的因素。目前根據我們對黑洞研究所取得的發現上來看，我們的黑洞出現後者情況的概率，和太陽明天就熄滅的概率差不多。所以我們大可安心做自己該做的事情，不必擔心黑洞會對我們的地球造成什麼影響。
關於黑洞現在的“調皮搗蛋“，有科學家們認為這只是黑洞一時的耍耍性子，過一整子可能就消停了；也有可能是我們的黑洞正在經歷成長曆程中的”蛻變“，開始從“兒童”向叛逆期的“青少年”轉變，這些閃爍的耀斑以後發生的頻率還會越來越多，越來越劇烈。
科學嘛，探求未知的路上總有很多疑惑和未知。我們應該拋開杞人憂天的包袱，應當期待著科學家們可以利用火眼金睛，讓一直以來星系中央這顆始終對我們“猶抱琵琶半遮面”的超大質量黑洞，露出它的廬山真面目。
參考文獻
[1]Mossoux E, Finociety B, Beckers J M, et al. arXiv:2003.06191, 2020.
[2] Gillessen, S., Eisenhauer, F., Fritz, T. K., et al. 2009, ApJ, 707, L114]
[3]Guainazzi, M. 2013, XMM-Newton Calibration Technical Note; XMM-SOCCAL-TN-0018, Calibration status document, ESA-ESAC, Villafranca del Castillo, Spain
[4] Wikipeida.org-Sagittarius A
[5]https://skyandtelescope.org/astronomy-news/how-black-holes-flare-0511201523/
作者：徐成亮
