完了，体重藏不住了

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https://phys.org/news/2021-08-black-hole-size-revealed-pattern.html

有研究人员称，由黑洞的俘获图像可以对其尺寸窥见一斑。一项最新的研究表明，正在俘获的超大质量黑洞的亮度变化与其质量相关。

研究人员指出，超大质量黑洞（SMBH）的质量是地球质量的数十亿倍，并且通常位于大质量星系的中央。未俘获周围气体和恒星的SMBH处于休眠期，发出的光也非常微弱，天文学家们只能根据它们对附近恒星和气体的引力作用来探测其存在。但是，SMBH在宇宙早期则是快速成长，以增快的速度俘获物质，也就是吸积物质，并同时释放出大量辐射，有时甚至可以点亮其所在的整个星系。

艺术概念图：围绕看不见的超大质量黑洞旋转的吸积盘

图片来源：Mark A. Garlick/Simons Foundation

伊利诺伊大学香槟分校研究生科林·伯克（Colin Burke）和申悦教授在最新的研究中，发现了正在俘获的SMBH质量与其闪光图像的特征时标之间的明确关系。这项发现发表在了《科学》杂志上。

观测到来自于SMBH的光线并不是持续的。由于一些尚未明确的物理过程，SMBH的光线普遍都存在一个时间跨度在几小时到数十年之间不等的闪变。伯克解释道：“之前由很多探索观测到的闪变与SMBH质量之间可能关系的研究，但是结果却都不尽如人意。”

点亮黑洞

图片来源：Lucy Reading-Ikkanda / Simons Foundation

为研究闪变图像的变化，团队创建了一个包含大量正在俘获的SMBH的数据集。他们根据闪变图像的变化，确定了一个与SMBH质量紧密相关的特征时标。随后，研究者们将结果与正在吸积类日恒星遗骸的白矮星相对比，并发现，尽管白矮星的质量比SMBH的质量小数十亿倍，这个特征时标与质量的关系却依旧成立。

研究人员说，闪变是黑洞俘获过程的随机波动。天文学家可以通过度量时标的函数的可变性来对闪变图像进行量化。就正在吸积的SMBHs而言，可变性的图像在短的时标和长的时标范围内变化。这种可变性图像的转变发生在特征时标比更大质量黑洞更长的情况下。

团队将黑洞的俘获过程与我们进食或喝水的过程相比较，并将这种转变比作人类的打嗝。他们解释道，婴儿在喝奶的时候频繁打嗝，而成人则可以憋住更长时间不打嗝，黑洞在俘获过程中也差不多是这样的。

申悦教授说道：“这些结果表明，不论中央天体是超大质量黑洞还是更轻一些的白矮星，在吸积过程中引发闪变的过程是普遍存在的。”

来自熨斗研究院（Flatiron Institute）的共同作者姜燕飞说道：“在观测到的闪变与吸积的基本性质之间建立明确的联系，将会帮助我们更好地理解吸积过程。”

在天体物理学中，黑洞的质量和尺寸的范围比较宽泛，从质量只有太阳质量的几十分之一的恒星级黑洞到超大质量黑洞，其中还有一种黑洞被称为中等质量黑洞（IMBH），其质量大约是太阳质量的一百倍到十万倍

图片来源：原理

在宇宙的历史上形成了大量的IMBH，它们是日后长成SMBH所必须的种子。然而观察到的IMBH数量却令人迷惑。现在只有一个确定的IMBH，其质量是150倍的太阳质量，这还是观测两个小质量黑洞并合所产生引力波时候的意外收获。

伯克说道：“既然闪变图像与吸积中心天体质量相关，那么我们就可以用其来预测IMBH发出的闪变信号应该是什么样的。”

智利的薇拉·鲁宾天文台将进行大视场巡天观测

图片来源：Rubin Observatory/NSF/AURA (CC BY 4.0)

全世界的天文学家都在翘首以盼监测这片变幻莫测星空的大规模调查时代的到来。位于智利的维拉·C·鲁宾天文台（Vera C. Rubin Observatory）将于不晚于2023年展开时空遗迹巡天计划（Legacy Survey of Space and Time，LSST），届时将在十年间收集数十亿天体的闪变数据。

伊利诺伊大学的天文学教授刘歆指出：“从LSST数据中挖掘出符合正在吸积的IMBH的闪变图像有可能解决一直悬而未决的黑洞数量之谜。”

来源：Mark A. Garlick / Simons Foundation

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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