一個國際天文學團隊在觀測中捕捉到極為罕見的現象:距離地球約100億光年的星系J0218?0036,其核心亮度在20年間驟降至原先的二十分之一。這一發現顛覆了傳統認知——超大質量黑洞的活動變化周期可能遠短于此前預估的數萬年。研究證實,該星系中心黑洞的“進食”速率在7年內銳減至原來的五十分之一,導致星系核從耀眼的活動星系核(AGN)狀態迅速黯淡。
絕大多數星系中心都潛藏著質量達太陽數億倍的超大質量黑洞。當黑洞憑借強大引力將周圍氣體拉向自身時,氣體在螺旋下落過程中摩擦生熱,形成溫度高達數百萬攝氏度的吸積盤,釋放出堪比整個星系的輻射,使星系核異常明亮。然而,若氣體供給中斷,吸積盤便會逐漸冷卻,星系核也隨之黯淡。此次觀測的星系J0218?0036恰好處于這一階段,其亮度衰減幅度遠超活動星系核通常30%左右的波動范圍。
該研究由日本千葉工業大學、德國波茨坦大學、富山大學等機構聯合完成。團隊通過對比斯隆數字巡天(SDSS)與昴星團望遠鏡主焦點相機(HSC)的觀測數據,首次捕捉到這一劇烈變化。為驗證結果,他們進一步動用加那利大型望遠鏡(GTC)開展光譜分析,并整合了凱克天文臺的光學觀測、射電波段監測以及跨越70年的X射線與紅外存檔數據,構建起覆蓋全電磁波段、跨越近一個世紀的觀測圖譜。
研究排除了塵埃云遮擋導致亮度變化的假設。若存在塵埃云,僅會遮擋特定波段的光線,但實際觀測顯示該星系從光學到紅外波段的亮度同步衰減,表明吸積盤自身的物理狀態發生了根本性改變。千葉工業大學首席研究員諸友智樹指出:“這種在人類生命周期內即可觀測到的劇烈變化,徹底改變了我們對黑洞活動周期的認知。”
傳統理論認為,超大質量黑洞的質量吸積過程受星系尺度氣體動力學調控,變化周期長達數萬年。但新發現顯示,某些機制可能以遠超預期的速度中斷氣體供給。富山大學理論物理學家川口俊浩表示:“現有模型無法解釋這種快速光變,它為構建新理論提供了關鍵樣本。我們正在探索何種物理條件能復現觀測現象,例如吸積盤磁場的突然重構或氣體流的非穩定震蕩。”
這一成果得益于廣角巡天技術的突破。通過主焦點相機等設備對天區進行系統性掃描,天文學家得以高效追蹤大量天體的長期演化。若未來能發現更多類似案例,將有助于揭示星系與黑洞的協同演化機制——例如黑洞活動如何影響恒星形成,以及星系環境如何調節黑洞的“食欲”。該研究已發表于《日本天文學會公報》,相關圖像被選為2025年12月期刊封面。











