天文学家可能目睹了有史以来最罕见、最剧烈的宇宙事件之一:一个寻觅已久的中等质量黑洞撕裂了一颗致密的白矮星并将其吞噬。爱因斯坦探针空间望远镜捕捉到了这次爆炸最初时刻的景象,揭示了一系列异常的强烈X射线闪光,这与典型伽马射线暴中观测到的任何现象都截然不同。
2025年7月2日,中国主导的爱因斯坦探针(EP)空间望远镜在例行巡天中发现了一个异常明亮的X射线源。该天体的亮度变化迅速,使其立即从典型的宇宙X射线源中脱颖而出。这一不寻常的发现促使世界各地的天文台开始了后续观测。
该研究由中国科学院国家天文台(NAOC)的爱因斯坦探针科学中心协调,来自中国及其他多个国家科研机构的科学家共同参与了这项工作。香港大学(HKU)物理系的研究人员作为爱因斯坦探针科学合作团队的关键成员,协助解读了这些观测结果。他们的分析表明,该事件可能代表了一个中等质量黑洞撕裂并吞噬一颗白矮星的过程。如果得到证实,这将是此类黑洞进食事件的首次直接观测证据。研究结果作为封面文章发表在《科学通报》上。
爱因斯坦探针探测到不寻常的宇宙爆炸
这一发现依赖于爱因斯坦探针上的两台互补X射线仪器。
在2025年7月2日的例行巡天中,该任务的大视场X射线望远镜(WXT)检测到一个快速变化的X射线源,该望远镜结合了先进的龙虾眼微孔光学技术和极宽的视场及高灵敏度,该天体后被编号为EP250702a(也称为GRB 250702B)。几乎与此同时,NASA的费米伽马射线太空望远镜检测到来自天区同一区域的几次伽马射线暴。
科学家在回顾早期的WXT观测数据后意识到,该事件要罕见得多。在伽马射线暴出现的大约一天前,望远镜就已经从同一位置探测到了稳定的X射线辐射,这种序列很少与剧烈的宇宙爆炸相关联。在初次探测到的大约15小时后,该源爆发了一系列剧烈的X射线耀斑。在其最亮时,光度达到了约 3 × 1049 erg s-1,使其成为宇宙中有记录以来最亮的瞬时爆发之一。
“这一早期X射线信号至关重要,”来自中国科学院国家天文台的论文第一作者李东悦博士说。“它告诉我们这并非一次普通的伽马射线暴。”
罕见的X射线信号指向黑洞进食事件
利用WXT测量的精确位置,天文学家迅速引导全球各大望远镜对准该源。多波段观测证实,该天体位于一个遥远星系的边缘。爱因斯坦探针的第二台仪器——后随X射线望远镜(FXT)随后监测了该事件的演变过程。
在大约20天的时间里,该天体的亮度下降了超过10万倍。在此期间,其X射线辐射也从高能(“硬”)X射线转变为低能(“软”)X射线。
在将爱因斯坦探针的观测数据与整个电磁波谱收集的数据相结合后,研究人员发现EP250702a表现出若干现有模型难以解释的特征。其X射线辐射始于伽马射线暴之前,亮度极高,演变异常迅速,且发生在其宿主星系的外部区域而非星系中心附近,这种组合在已知的高能宇宙事件中极为罕见。在评估了多种可能的解释后,一种情景成为最可能的候选解释:一个中等质量黑洞撕裂并吞噬一颗白矮星。