在星系 1ES 1927+654 中發生了一些奇怪的事情：在 2017 年末，由於科學家無法解釋的原因，位於該星系中心的超大質量黑洞經歷了一場巨大的身份危機。在幾個月的時間裡，這個本來就很亮的物體——它非常明亮，屬於一類被稱為活動星系核 (AGN) 的黑洞——突然變得更亮了，可見光的亮度是正常情況的近 100 倍。
現在，一個國際天體物理學家團隊，包括來自 CU Boulder 的科學家，可能已經查明了這種轉變的原因。穿過黑洞的磁場線似乎顛倒了過來，導致天體特性發生快速但短暫的變化。就好像地球上的指南針突然開始指向南方而不是北方。
研究合著者Nicolas Scepi 說，5月5日發表在《天體物理學雜誌》上的論文可能會改變科學家對超大質量黑洞的看法。
「通常情況下，我們預計黑洞會演化數百萬年。」 JILA 的博士後研究員 Scepi 說。JILA 是 CU Boulder 和美國國家標準與技術研究院 (NIST) 的聯合研究所。「但是這些我們稱之為活動星系核的天體，在非常短的時間內演化。它們的磁場可能是理解這種快速演化的關鍵。」
Scepi 與 JILA 研究員 Mitchell Begelman 和 Jason Dexter 首先推測，磁場觸發是可能可能機制。
新的研究支持了他們的想法。由美國宇航局戈達德太空飛行中心的 Sibasish Laha 領導的團隊收集了迄今為止關於這個遙遠天體的最全面的數據。因為活動星系核變得明亮然後又變暗。該小組啟用地面和太空中的7個望遠鏡陣列，追蹤來自 1ES 1927+654 的輻射流。
結果表明，超大質量黑洞的磁場可能比科學家們曾經認為的要活躍得多。而且，Begelman 指出，這個 AGN 可能並不孤單。
「如果我們在一個案例中看到這一點，我們肯定會再次看到它。」天體物理和行星科學系 (APS) 教授 Begelman 說。「現在我們知道要尋找什麼了。」
Begelman 解釋說，活動星系核源於已知宇宙中一些最極端的物理學。
當超大質量黑洞開始從它們周圍的星系中吸收大量氣體時，這些怪物就會出現。就像水繞著排水管一樣，物質越靠近黑洞，旋轉的速度就會越來越快——形成一個明亮的「吸積盤」，產生強烈而多樣的輻射，科學家們可以從數十億光年外觀察到這些輻射。
這些吸積盤還產生了一個奇怪的特徵：它們產生環繞中心黑洞的強磁場，並且像地球自身的磁場一樣，指向一個方向，例如北或南。
APS 助理教授Dexter說：「事件視界望遠鏡和其他觀測結果越來越多的證據表明，磁場可能在影響氣體如何落入黑洞方面發揮關鍵作用。」
這也可能影響 AGN 的亮度，比如 1ES 1927+654 的核心。
到 2018 年 5 月，這個物體的能量激增已經達到頂峰，噴射出更多的可見光，但紫外線輻射也比平時多出許多倍。大約在同一時間，活動星系核的 X 射線輻射開始減弱。
「通常情況下，如果紫外線上升，你的 X 射線也會上升。但在這裡，紫外線上升了，而X射線減少了很多。這很不尋常。」
JILA 的研究人員在去年發表的一篇論文中為這種不尋常的行為提出了一個可能的解釋。
Begelman 解釋說，不斷地從外部空間吸入氣體，其中一些氣體還帶有磁場。如果活動星系核吸收了與自身方向相反的磁場——例如，它們指向南方，而不是北方——那麼它自己的磁場就會減弱。這有點像拔河，向一個方向拉繩子可以抵消對手向另一個方向拉的力。
JILA 團隊推測，有了這個活動星系核，黑洞的磁場變得如此微弱，以至於它會顛倒過來。
「基本上完全抵消了磁場。」
在這項新研究中，由 NASA 領導的研究人員著手收集儘可能多的觀測結果。事實證明，紫外線和 X 射線輻射之間的脫節是確鑿的證據。天體物理學家懷疑，減弱的磁場會導致活動星系核的物理學發生變化——移動黑洞的吸積盤，使其噴射出更多的紫外線和可見光，更少的 X 射線輻射。除此之外，目前沒有其他理論可以解釋研究人員所看到的。
到 2021 年夏天，活動星系核安靜下來並恢復正常。但 Scepi 和 Begelman 將這一事件視為自然實驗——一種探索黑洞奧秘的途徑。反過來，這些信息可能會幫助科學家準確地搜尋各種極端的天體事件。
「也許已經觀察到了一些類似的事件——我們只是還沒意識到。」Scepi 說。