NASA的IXPE发现，银河系中心黑洞在200年前醒来
人马座A*，银河系中心的超大质量黑洞，远不如我们可以观察到的星系中心的其他黑洞明亮，这意味着我们星系的中心黑洞并没有积极吞噬周围的物质。然而，来自NASA的IXPE（X射线成像偏振探测器）望远镜的新证据表明，这个古老的沉睡巨人最近（约200年前）醒来，吞噬了它所及范围内的气体和其他宇宙碎屑。
人马座A*距离地球超过2.5万光年，是离我们最近的超大质量黑洞，估计质量是太阳的数百万倍。它通常被研究人员缩写为Sgr A*(读作“Sagittarius A star”)，它位于银河系中心的人马座。
来自NASA的X射线成像偏振探测器和钱德拉X射线天文台的图像结合在一起，展示了人马座A*周围区域的X射线数据，人马座A*是银河系核心的超大质量黑洞。下方的图片结合了橙色的IXPE数据和蓝色的钱德拉数据。上方的图片描绘了银河系中心更广阔的视野，由钱德拉提供。层叠在上方图片上的细白线框住了高亮显示的区域，并表示下方图片中的透视图已向右旋转了约45度。IXPE和钱德拉数据的结合帮助研究人员确定，在分子云中发现的X射线源于大约200年前的人马座A*爆发。
影像来源: IXPE: NASA/MSFC/F. Marin et al; Chandra: NASA/CXC/SAO; 影像处理: L.Frattare, J.Major & K.Arcand
科学家们呼吁IXPE进行更仔细的观察，因为之前的X射线研究发现，它附近的巨大气体云在相对较近的时间里发出了X射线。考虑到大多数被称为“分子云”的宇宙云是寒冷而黑暗的，这些分子云的X射线特征应该相当微弱。相反，它们发出了明亮的光芒。
“解释这些巨大的分子云为什么会发光的一种情况是，它们实际上是在回应一种消失已久的X射线闪光，这表明我们的超大质量黑洞在几个世纪前并不是那么平静。”法国斯特拉斯堡天文台的天文学家、发表在《自然》杂志上的这项新研究的第一作者弗雷德里克·马林说。
IXPE测量X射线光的偏振，或光波电场的平均方向和强度，在2022年2月和3月的两个研究期间指向这些分子云。当天文学家将得到的数据与NASA钱德拉X射线天文台的图像结合起来，并将它们与欧洲航天局XMM-Newton任务的档案观测结果进行比较时，他们可以分离出反射的X射线信号，并发现其起源点。
“偏振角就像一个指南针，为我们指明了神秘的、消失已久的光源。”罗马意大利国家天体物理研究所的天体物理学家里卡多·费拉佐利说。“那个方向有什么？不是别人，正是Sgr A*。”
通过分析数据，研究团队发现，来自巨大分子云的X射线是Sgr A*或其附近产生的强烈、短暂耀斑的反射光，可能是由黑洞突然吞噬附近的物质引起。
这些数据还帮助研究人员估计了原始耀斑的亮度和持续时间，这表明该事件发生在大约200地球年前，或者大约在19世纪初。
该团队的下一个目标是重复观察并减少测量的不确定性，位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔航天飞行中心的IXPE项目科学家史蒂文·埃勒特说。
位于银河系中心的超大质量黑洞人马座A*的组合图像，使研究人员能够进行可听化处理，或将视觉信息改编为可听见的甚至音乐声音。在这个可听化视频中，采用了NASAX射线成像偏振探测器和钱德拉X射线天文台的数据，从右下角开始，一条拱形线在图像上产生拱形线。当它经过橙色的IXPE数据时，听起来像是触发了数字风，特别是那些橙色区域最亮的地方。当移动拱形线通过蓝色的钱德拉数据时，产生的音符就像钢鼓。在这里了解更多关于这些宇宙和谐的信息。
影像来源: NASA/CXC/SAO/K. Arcand, SYSTEM Sounds—M. Russo, A. Santaguida
后续数据可以改进对耀斑发生时间及其耀斑峰值强度的估计，并有助于确定静止黑洞周围巨大分子云的三维分布。
他说，最重要的是，这样的研究有助于研究人员对再次唤醒Sgr A*所必需的物理过程有新的认识，即使只是暂时唤醒Sgr A*。
“IXPE在帮助我们更好地理解银河系中心黑洞变化的时间尺度方面发挥着关键作用。”埃勒特说。“我们知道在人类的时间尺度上，活动星系和超大质量黑洞会发生变化。我们正在了解更多关于这一星系随时间推移的行为及其爆发历史的信息，我们渴望进一步观察它，以确定哪些变化是典型的，哪些是独特的。”
IXPE是NASA和意大利航天局与12个国家的伙伴和科学合作者之间的合作项目。IXPE由马歇尔领导。总部位于科罗拉多州布鲁姆菲尔德的鲍尔航空航天公司与位于博尔德的科罗拉多大学大气与空间物理实验室一起管理航天器的运营。