天文学家观察黑洞的日冕消失，然后重现

似乎宇宙有一种奇怪的幽默感。虽然一种冠状外壳的病毒在世界各地肆虐，但距离地球约1亿光年的另一种完全不同的日冕却神秘地消失了。

麻省理工学院和其他地方的天文学家第一次看到一个超大质量黑洞自己的日冕--环绕着黑洞视界的超亮的、10亿度的高能粒子环--突然被摧毁。

这种戏剧性变化的原因尚不清楚，尽管研究人员猜测，灾难的根源可能是一颗被黑洞引力捕获的恒星。就像扔进变速箱的鹅卵石一样，这颗恒星可能在黑洞旋转物质的圆盘中反弹，导致附近的一切，包括日冕的高能粒子，突然坠入黑洞。

正如天文学家观察到的那样，结果是黑洞亮度在不到一年的时间里急剧而令人惊讶地下降了1万倍。

麻省理工学院物理学助理教授艾琳·卡拉(Erin Kara)说：“我们预计光度变化如此之大，应该在几千年到几百万年的时间尺度上有所不同。”“但在这个物体上，我们看到它在一年内变化了1万倍，甚至在8小时内变化了100倍，这完全是闻所未闻的，真的令人难以置信。”

日冕消失后，天文学家继续观察黑洞开始慢慢地将其外缘的物质聚集在一起，以改造其旋转的吸积盘，进而开始在黑洞的活动视界附近旋转高能X射线。通过这种方式，在短短几个月内，黑洞就能够产生新的日冕，几乎恢复到原来的光度。

卡拉说：“这似乎是我们第一次看到日冕首先消失，然后又自我重建，我们正在实时观察这一过程。”“这对于理解黑洞的日冕是如何加热和供电非常重要。”

卡拉和她的合著者，包括智利圣地亚哥迭戈港口大学的主要作者克劳迪奥·里奇，今天在“天体物理学杂志快报”上发表了他们的发现。麻省理工学院的合著者包括Ron Remillard和Dheeraj Pasham。

2018年3月，一场意想不到的爆发照亮了ASSASN的视野，ASSASN是一项调查整个夜空的超新星活动的全天空自动勘测(All-Sky Automated Survey for Super-Novae)。这项调查记录了1ES1927+654的闪光，这是一个活跃的星系核，或称AGN，是一种位于星系中心的超大质量黑洞，亮度高于正常水平。ASSASN观测到该物体的亮度跃升至其正常亮度的约40倍。

“这是一个我们多少知道的活动星系核，但它并不特别，”卡拉说。“然后他们注意到这个普通的活动星系核突然变得明亮起来，这引起了我们的注意，我们开始用很多其他波长的其他望远镜来观察它。”

研究小组使用多个望远镜在X射线、光学和紫外线波段观察黑洞。这些望远镜大多周期性地指向黑洞，例如每六个月记录一整天的观测。该团队还每天使用NASA的NICER X射线望远镜观察黑洞，NICER是一个小得多的X射线望远镜，安装在国际空间站上，由麻省理工学院的研究人员开发和建造探测器。

“更好就是好，因为它太灵活了，”卡拉说。“这是一台绕着国际空间站弹跳的小洗衣机，它可以收集大量的X射线光子。每天，尼斯都可以快速地看一眼这个AGN，然后去做其他的事情。“。

通过频繁的观测，研究人员几乎在他们测量的所有波段都能捕捉到黑洞的亮度急剧下降，特别是在高能X射线波段-这一观察表明黑洞的日冕已经完全突然蒸发。

“在ASSASN看到它经历了这场巨大的疯狂爆发后，我们眼睁睁地看着日冕消失，”卡拉回忆道。“它变得不可察觉，这是我们以前从未见过的。”

物理学家不确定日冕形成的确切原因，但他们相信这与穿过黑洞吸积盘的磁力线的配置有关。在黑洞物质旋转盘的外部区域，磁力线或多或少呈简单的形状。在更近的地方，特别是在事件视界附近，有更多能量的物质圈，以一种可能导致磁力线扭曲和断裂的方式，然后重新连接。这种纠缠的磁能可以使旋转在黑洞附近的粒子旋转到高能X射线的水平，形成围绕黑洞的冠状日冕。

卡拉和她的同事们认为，如果一颗任性的恒星确实是日冕消失的罪魁祸首，那么它首先会被黑洞的引力撕碎，将恒星碎片散落在吸积盘上。这可能是ASSASN捕捉到的暂时亮度闪烁的原因。这种被天文学家称为震动事件的“潮汐破坏”可能会触发圆盘中的大部分物质突然落入黑洞。它也可能把磁盘的磁力线弄乱了，以至于它再也不能产生和支撑高能日冕了。

最后这一点对于理解日冕最初是如何形成的，是一个潜在的重要问题。根据黑洞的质量，存在一定的半径，在这个半径内，恒星几乎肯定会被黑洞的引力所吸引。

卡拉说：“这告诉我们，如果所有的活动都发生在潮汐破坏半径内，那就意味着支撑日冕的磁场配置一定在该半径内。”“这意味着，对于任何正常的日冕，该半径内的磁场是产生日冕的原因。”

研究人员计算出，如果恒星确实是黑洞丢失日冕的原因，如果日冕是在类似大小的超大质量黑洞中形成的，那么它将在半径约4光分钟的范围内形成-这一距离大致相当于距离黑洞中心约7500万公里。

卡拉说：“需要注意的是，这一事件是由恒星的潮汐分裂造成的，这将是我们对日冕必须存在的地方的一些最严格的限制。”

自那以后，日冕进行了改造，点亮了高能X射线，研究小组也能够观察到这一点。它不像以前那么明亮了，但研究人员正在继续监测它，尽管频率降低了，看看这个系统还会有什么。

“我们想要密切关注它，”卡拉说。“它仍处于这种不同寻常的高流量状态，或许它会再次做出疯狂的举动，所以我们不想错过这一点.”