由 IAS 學者共同領導的國際天文學家團隊，發現了一個似乎是支配黑洞最劇烈行為之一：產生強大噴流的通用規則。
研究人員發現，無論大小，黑洞都可以在其進食週期的相同關鍵階段發射噴流。這包括質量約為太陽十倍的「恆星質量」黑洞，以及質量是太陽數百萬倍的超大質量黑洞。
這項工作由先進研究所（Institute for Advanced Study）自然科學學院的 Martin A. 和 Helen Chooljian 院士（2025-2030 年）Andrew Mummery，以及西澳大利亞大學國際無線電天文研究中心（International Centre of Radio Astronomy Research）的 Forrest 研究基金會研究員 Adelle Goodwin 共同完成。
觀看黑洞撕裂恆星
該研究發表在《自然天文學》（Nature Astronomy）期刊上，標題為「黑洞噴流形成的通用臨界吸積率」（A universal critical accretion rate for black hole jet formation），匯集了多年來跨越多個波長的觀測數據。研究人員結合了來自美國、澳大利亞、印度、南非和太空望遠鏡的數據。
他們關注的是潮汐瓦解事件，這種事件發生在恆星離超大質量黑洞太近，以至於強大的引力將其撕裂。這些事件為團隊提供了一個難得的機會，可以觀察黑洞在突然獲得大量恆星物質後如何表現。
「我們真的很想解開這個巨大的謎團，」Mummery 說。「為什麼有些超大質量黑洞在撕裂恆星後會立即噴出無線電噴流，而有些則只是靜靜地待著，完全休眠，直到數月甚至數年後才突然啟動噴流？」
黑洞常被比作宇宙吸塵器，但牠們的進食行為要混亂得多。「當黑洞撕裂恆星時，並不會整齊地將一切吞噬，」Goodwin 說。
部分恆星物質會落向黑洞，而大部分則可能透過強大的流出物被劇烈地噴射到太空中。這些巨大的宇宙「打嗝」可以將物質帶到遙遠的距離，並顯著影響包含牠們的星系的演化。
研究超大質量黑洞的更快方法
天文學家長期以來一直懷疑，即使質量差異巨大，黑洞也遵循相同的基本物理規則。證實這個想法一直很困難，因為超大質量黑洞周圍的變化通常需要數千年甚至數百萬年才能展開。
潮汐瓦解事件提供了一種解決這個問題的方法。當一顆恆星被摧毀時，由此產生的超大質量黑洞周圍的進食過程可能在短短幾年內演變。這讓科學家能夠更快地觀察到那些原本極難即時追蹤的過程。
這項新研究背後的關鍵見解出現在一個意想不到的場合。在馬德里的一次天體物理學會議上，Mummery 和 Goodwin 在一家酒吧聊天時，意識到一個已知支配較小黑洞噴流產生的規則，也可能適用於超大質量黑洞。
黑洞噴流的兩個不同階段
為了檢驗這個想法，研究人員利用光學、紫外線、X射線和無線電波的觀測，檢查了二十個潮汐瓦解事件。
他們最終將樣本縮小到十個高品質事件，這些事件能夠可靠地確定黑洞的進食率及其無線電噴流的時間。
分析顯示，噴流形成有兩個獨立的時期。
第一個時期發生在早期，當時黑洞以極高的速率消耗物質。第二個時期則出現在較晚的時候，在恆星最初被撕裂後數百到數千年。
在後一個階段，黑洞的進食率下降到其愛丁頓極限（Eddington limit）的約百分之二。愛丁頓極限是指輻射向外的壓力與引力向內的拉力達到平衡的點。
這個百分之二的閾值尤其重要，因為它已知會觸發我們銀河系內較小黑洞的噴流形成。在超大質量黑洞中發現相同的閾值，表明黑洞物理學的這個部分在極大的質量範圍內基本上以相同的方式運作。
預測黑洞何時會爆發
這項發現也可能對天文學家具有實際價值。
如果研究人員能夠預測黑洞何時可能產生延遲的噴流，他們就可以更有效地安排觀測，並增加捕捉這些短暫事件發生的機會。
這可以更好地利用需求量大的望遠鏡，並減少在預期活動很少時進行的觀測次數。
預測這些爆發的能力，對於未來的重大天文台，包括預計將於 2028 年開始收集科學數據的平方公里陣列（Square Kilometre Array）無線電望遠鏡項目，將變得特別有用。
「我們希望我們的研究能為我們宇宙更深刻的發現鋪平道路，」Mummery 說。