“银河系中心的超大黑洞在闪烁”
人马座A*黑洞在闪烁
我们银河系中心有一个超大质量黑洞，人马座 A*。科学家通过过去几年詹姆斯·韦伯太空望远镜JWST的观测，发现这个黑洞正在闪烁。让我们一起了解天文学家是如何观察黑洞的，以及詹姆斯韦伯太空望远镜实际观测到的情况。
黑洞周围的吸积盘是宇宙最亮的天体之一
黑洞本身不会发出任何光，但黑洞周围的区域实际上是整个宇宙中最亮的物体之一，你可以从这些区域获得大量不同的光源。由于黑洞巨大的引力，其周围会形成吸积盘。这是类似氢气的物质，由于黑洞的引力而被加速到极快的速度。粒子在吸积盘周围移动时会产生大量摩擦，释放热量并开始发光，这就是所谓的热辐射。黑洞周围的吸积盘通常会以X射线的形式发出大量短波长的高能光。
黑洞周围X射线产生的连锁反应
这就是我们能用X射线望远镜观察到很多黑洞的原因。X 射线还会对黑洞周围的所有物质产生连锁反应。例如，X射线可能会照射到氢原子上，导致氢原子发出特定波长的可见光。测量这种光并追踪每个波长的光量时，我们会看到一个漂亮的峰值，我们就知道那里有一个正在扩大的黑洞。X射线还会被尘埃吸收然后以红外光波的形式重新发射，这样我们就可以用红外望远镜探测到它。
吸积盘周围的同步辐射现象
吸积盘周围还存在叫做同步辐射的现象。电子以垂直于其运动方向的方向加速时就会发生同步辐射。一个绕着黑洞旋转的电子，由于引力的作用，它总是被拉向黑洞，从而在垂直于其运动方向的方向加速，这时就会出现同步辐射现象。电子会发出能量范围很广的光，从X射线一直到红外线。
叠加之后的光信号，包含了黑洞的信息
除了上述几种方式之外，还有许多其他方法可以从黑洞周围获取光。将所有这些不同方式采集到的光叠加在一起，就能形成波长、能量的分布信息，得到一个整体的光分布。科学家通过观察到的信息，试图找出黑洞周围到底发生了哪些不同的过程。
JWST能够观察红外光的信息
现有的望远镜都经过设计和优化，可以在特定的波长范围内工作。现在还不能用一台望远镜看到从X射线到红外线的整个波长范围。因此，当我们观察黑洞周围的区域时，用不同的望远镜就能得到不同的信息。例如使用詹姆斯·韦伯太空望远镜，我们只能看到红外光，该红外光主要由同步辐射、移动磁场的电子组成。
Yuesf Zadeh及其团队观察了人马座A*的2.1微米和4.2微米的光信息
Yusef Zadeh和他的同事们申请使用JWST在两个不同的红外波长范围内观察人马座 A*，中心波长为2.1微米和4.8微米。这不是一件容易的事，因为当你看向星系中心时，星系中心有很多恒星，也有很多尘埃。你不仅要遮挡住所有你关心的光源，然后还要考虑背景中尘埃发射的漫射光，以真正隔离出你真正关心的人马座 A* 周围的吸积盘发出的光。
人马座A*的亮度在不断变化
他们是在2023年和2024年的几个不同的孤立日子里拍摄的。蓝色曲线代表能量较高、波长较短的红外光。红色曲线是波长较长、能量较低的红外光。他们还采集了两颗不同的参考恒星，就是图中的灰线和黑线。从图中可以看出，参考恒星的光输出相当稳定。而人马座A*的亮度在不断变化。这些既包括能量较低的波动，也包括孤立的更明亮的耀斑。这就表明银河系中心的超大质量黑洞正在闪烁。
两个波长的光之间，存在3~40秒的延迟
观测数据中有趣的现象不止是光的亮度。Yusef Zadeh和他的同事们还研究了这两种不同波长的光之间的时间延迟。他们发现能量较高的2.1微米光先到达，然后能量较低的4.8微米波长光稍晚到达。两者的时间相差大约3秒到40秒。
他们还测量了光谱能量指数
他们还测量了光谱能量指数，从中可以得到有关发出光的过程的信息。这个过程是受同步辐射的主导，电子在磁场中移动，曲线两侧的深度将告诉你有关发出光的过程的信息。例如电子的密度、它们移动的速度，以及产生这种辐射的磁场强度。
Yusef团队对人马座A*的猜测
基于所有观察到的现象，Yusef Zadeh和他的同事认为人马座A*黑洞周围的吸积盘有两种不同的过程在起作用。低能量的波动可能只是吸积盘中的随机波动。你会随机地得到一个密度更大、更热的点，它会在一段时间内稍微亮一点，然后它就会分散回到平均水平。而那些更亮的大耀斑，则可能是由于黑洞周围的两条磁场线相撞，将大量的粒子汇聚到那里，在整个波长范围内释放出巨大的能量。这些过程似于太阳中发生的现象，等离子体中会出现低水平的随机波动，然后偶尔会因为磁场和我们所说的太阳耀斑而出现更剧烈的能量释放。
两个光之间的时间延迟可能是由强磁场产生的
两种波长的光之间的时间延迟则可能是由磁场造成的。基于事件视界望远镜EHT的观测，我们确实知道人马座 A* 周围有一个非常强的有组织的磁场。Yusef Zadeh 及其同事猜测，这个磁场造成较高能量波长的光比较低能量波长的光损失能量更快，所以造成时间延迟。
需要更多的观察，来确定这种闪烁的规律
虽然观察到了一些现象，但就像任何科学研究一样，我们现在可以提出的科学问题更多了。比如，这些较小的变化和更明亮的耀斑变化，它们是重复的还是完全随机的。为了弄清楚这些问题，你必须观察更长时间。因此，Yusef Zadeh及其合作者实际上已经申请再次使用 JWST进行整整24小时的观察。希望能弄清楚银河系的超大质量黑洞是否按照既定的规律增长，还是完全随机的。
