摘要：2021年3月22日，美国帕洛玛山天文台的科学家通过兹威基瞬变设施（ZTF）发现了一个一闪而过的瞬态信号（AT 2021hdr），其来源又一次指向了天鹅座方向。为什么要说“又”呢？老观众们应该都知道，这个天鹅座方向经常出现一些稀奇古怪的事。无论是“拉索”（LH

2021年3月22日，美国帕洛玛山天文台的科学家通过兹威基瞬变设施（ZTF）发现了一个一闪而过的瞬态信号（AT 2021hdr），其来源又一次指向了天鹅座方向。为什么要说“又”呢？老观众们应该都知道，这个天鹅座方向经常出现一些稀奇古怪的事。无论是“拉索”（LHAASO）捕捉到的超高能伽马光子，还是之前说过的突然消失的恒星，它们全都出现在天鹅座方向。不过这次瞬态信号的来源并不在银河系内，而是位于10亿光年外的宇宙深空。根据其陡然增加的亮度，起初天文学家们认为它可能是一颗超新星候选者，也就是一颗即将发生超新星爆发的恒星。不过很快人们发现不对劲，这个快速闪烁的天体逐渐表现出了一系列超乎寻常的特征。

首先，在后续的跟踪观测中人们发现，这个天体的亮度会以2~3个月为周期在变化。在以往的观测中，很少有天体表现出如此稳定且独特的光变特征。为此天文学家们动用了多种观测手段，希望能一探究竟。

先是在射电波段，人们通过甚大阵天空巡天（VLASS）发现那里存在一定程度的射电辐射，似乎有个能够发射无线电波的致密星（比如中子星什么的）在那。如果真是这样的话，之前的瞬态信号以及这些射电辐射或许是致密星的喷流造成的。然而，当天文学家使用更灵敏的甚长基线阵列（VLBA） 观测的时候，在那里却没有看到任何射电源。

之后，天文学家又把目光重新投向了光学波段。之前的周期变化是通过兹威基瞬变设施（ZTF）发现的，而该设备主要工作在可见光波段。

经过对紫外线和X射线波段的观测，天文学家又一次发现了类似的光变周期。这种多波段的协同变化正是活动星系核（AGN）的常见特征，而且经过核对，该信号源的位置刚好是一个低红移星系（2MASX J21240027+3409114）的核心部位。于是人们总算找到了该信号的一个关键线索：它应该和星系中心的超大质量黑洞有关。

然而很快人们又发现了不对劲的地方。结合世界各地其他天文台的光谱数据，天文学家在活动星系核特征以外又追踪到了一种特殊的光变曲线。该光变曲线无论是超新星还是活动星系核，它们都无法给出合理的解释。于是天文学家想到：有没有可能是潮汐破坏事件（TDE）？

所谓潮汐破坏事件就是一颗恒星围绕黑洞公转，但是因为有时候太靠近黑洞，从而被黑洞的潮汐力给撕裂。这样一来，每次恒星靠近时，黑洞都会咬上恒星一口，所以特殊的周期性信号有没有可能是这样产生的呢？根据以往经验，大部分的潮汐破坏事件都发生在平静星系中，在这种有着活跃核心的星系中很少遇到。而且如此复杂的光变行为，似乎也暗示着它背后的物理机制可能没那么简单。

在排除了众多常规解释后，2024年12月，一篇发表于《天文学与天体物理学》杂志的文章中，研究人员提出了一个新假设：该现象确实是潮汐破坏，但它不是一个黑洞而是一对儿黑洞，此外，被黑洞潮汐力破坏的也不是恒星，而是一团气体云。

研究人员认为，该星系的中心可能存在两个正在相互环绕的超大质量黑洞，总质量大约4000万倍太阳质量。虽然个头大，但这俩黑洞相距仅有1光天，运动得非常快，相互环绕一圈只需130天。照这个速度下去，大约再过7万年，这俩黑洞就会发生碰撞并合并。

通过模型分析，在两个黑洞的旁边原本有一团巨大的气体云。受引力影响，这团气体逐渐靠近黑洞，并从垂直于黑洞轨道的方向接近二者。

之后，黑洞凭借强大的潮汐力把气体云撕裂并开始吸积。在过去三年里，这俩黑洞已经从气体云中吸积了大约1.5~2倍太阳质量的气体。随着两个黑洞的运动，复杂的引力作用会在每次旋转时将部分气体从系统中喷出。人们观测到的那些奇怪的瞬态信号，正是黑洞每次穿过气体云时喷射出的热气产生的。

虽然“双黑洞潮汐破坏气体云”这个模型目前最符合观测数据，但是因为该星系距离地球太远，望远镜始终无法直接观察到那里的情况，所以该观点仍然只是猜测。隐藏在重重迷雾之后的，究竟是一种全新的自然现象，还是现有理论尚未完全解释的特殊情况？未来，随着观测技术的进一步发展，相信我们终将会揭开这个神秘现象的真实面目。

黑洞看来并不孤独，它们往往都成双成对的出现，尤其是恒星级黑洞。迄今为止，科学家发现的恒星级黑洞基本都位于双星系统中（当然，单一黑洞确实也不容易被发现）。这些恒星级黑洞的伴星要么是一颗恒星，要么是一颗中子星，或者直接是另一个黑洞。然而2024年10月，在《自然》杂志的一项研究中，研究团队宣布他们首次观察到了由黑洞参与的三星系统，而该系统的存在也进一步揭示了黑洞的起源并不一定是超新星爆发。

这是一个致力于在银河系内寻找新黑洞的研究团队。起初，研究人员像往常一样正在查看观测资料库，该资料库汇集了来自太空和世界各地望远镜的不同观测数据，这些数据记录了同一片天区的不同波长等参数。然而这天，在他们查看天鹅座V404（V404 Cygni）这颗黑洞联星时，面对不远处的另一个光斑研究人员突然想到：它该会不会也和这个黑洞有关系吧？

天鹅座V404是一个距离地球大约8000光年的黑洞联星，它由一颗9倍太阳质量的黑洞和一颗略小于太阳的K型恒星组成。作为最早被证实为黑洞的天体之一，天文学界对天鹅座V404的研究已经非常深入，相关论文足有上千篇。目前已经知道的是，这颗伴星每6.5天便绕黑洞一圈，距离黑洞非常近，不足水星到太阳的一半（0.14 AU）。在这个距离上，黑洞的潮汐力已经在瓦解恒星的外层大气，并将它们吸积到自己的周围形成吸积盘。预计未来，这颗伴星将被黑洞完全蚕食掉，最终只剩下一个孤零零的黑洞。

然而先前的这些研究都没有注意到，就在不远处，一个第三者正在目睹着发生的一切。

这个在远处观望的第三者也是一颗恒星，它比里面那颗要大一些，大概在1.2倍太阳质量。由于这颗恒星离中间的黑洞比较远（至少3500个AU），因此之前所有人都认为它和中间的黑洞应该没有关系。但是对于一颗9倍太阳质量的黑洞来说，3500个天文单位似乎并不是很远。要知道，受太阳引力束缚的奥尔特云至少都有几千甚至几万个AU。

为了搞清楚这颗恒星和中间的黑洞究竟有没有明显的引力关系，研究团队将目光投向了盖亚望远镜。由于盖亚望远镜大约以半年为节奏进行拍摄，所以它可以记录恒星的运动情况。研究团队分析了盖亚望远镜过去10年间的数据，然后发现，与附近其他的恒星相比，外层的这颗恒星和内部的黑洞联星它们的运动果然是同步的。外层恒星就像一颗行星一样在绕着黑洞转圈，只是由于距离太远，公转一圈可能需要7万年的时间。如果真是这样的话，这意味着，天鹅座V404其实是一个三合星，而且是首次发现的包含黑洞的三合星系统。

于是问题来了：这个系统是如何形成的呢？

通常认为，黑洞来源于大质量恒星在演化末期的超新星爆发。假如该系统中的那个黑洞也是这么形成的话，当初剧烈的爆炸应该早把外层恒星踢开了才对。这种现象在天体物理上还有个专门的名词，直译过来就是“出生踢（Natal kick）”，指的是黑洞或中子星刚出生时，周围的天体可能会被强大的冲击波踢飞，就算没被踢飞，它原有的轨道也会受到很大影响。

然而从9倍太阳质量的“体重”可以看出，这个黑洞“出生”的时候应该力气不小，外层的那颗恒星没理由能安安稳稳待到现在。除非一种情况，就是这个黑洞当年并不是由典型的超新星爆发产生的，而是通过一种更加温和的方式——直接坍缩，这种现象被称为“失败超新星”。

还记得那颗“突然消失”的恒星吗？不少人猜测那可能就是遇到了“失败超新星”。不过恒星究竟能不能直接坍缩成黑洞，目前始终缺少有力的证据，而天鹅座V404或许能够成为直接坍缩猜想的首个证据。

[1] L. Hernández-García, A. M. Muñoz-Arancibia. et al. AT 2021hdr: A candidate tidal disruption of a gas cloud by a binary super massive black hole system. Astronomy & Astrophysics (A&A), 692, A84 (2024)

[2] Burdge, K.B., El-Badry, K., Kara, E. et al. The black hole low-mass X-ray binary V404 Cygni is part of a wide triple. Nature 635, 316–320 (2024).

来源：Linvo说宇宙