研究首次觀測到超級黑洞剛翻轉了磁場

黑洞是宇宙中強大的能量引擎。像類星體或是活躍星系核（AGN）這些高能天體都是由黑洞強大的引力和磁場在提供能量。

一般來說黑洞自身沒有磁場，但是圍繞在它周圍的、由稠密的等離子體形成的吸積盤會產生磁場。等離子體繞著黑洞運轉的過程中，裡面帶電粒子產生電流和磁場。科學家認為這些等離子體旋轉的方向不會自發地發生變化，因此按理說黑洞周圍的磁場應該是穩定的。但是，現在科學家發現了第一個黑洞磁場翻轉的證據，感到相當震驚。

簡單地說，可以將磁場想象成一根磁鐵，有北極和南極。磁場翻轉就是南北極的朝向調換了方向。對於恆星來說，這很常見。太陽每11年就會調換一次磁極。地球大約上千萬年會調換一次磁極。但在此之前，科學家從沒見過超大質量黑洞調換磁極的情形。

2018年，科學家發現2.39億光年之外的一個星系突然發生變化。代號為1ES 1927+654的星系，其可見光波段的亮度突然升高了一百倍。緊接著，研究人員又收到了來自這個星系的X射線和紫外線信號。研究人員把這些信號與檔案數據比較後發現，這個星系從2017年底就開始變亮了。

當時科學家以為這是因為一顆恆星從距離其中心超級黑洞很近的地方經過，導致發生潮汐破壞事件。潮汐破壞事件指的是恆星從距離黑洞很近的地方路過的時候，恆星被黑洞引力撕扯、並攪動黑洞周圍吸積盤內氣體的事件。但是這份研究發現，也許並不是這個原因。

現在一個研究組把關於這個星系從無線電到X射線所有波段的射線信號綜合起來進行分析，發現其X射線信號的強度驟減。X射線一般是由帶電粒子在強磁場內盤旋而產生。X射線強度的驟減表明，黑洞附近的磁場出現某種突然的變化。與此同時，它所發出的可見光和紫外線強度增加，這說明黑洞部分吸積盤的熱度升高。這都不是潮汐破壞事件所具有的特徵。

而磁極翻轉的情形則完全符合這些特徵。這個研究組展示了他們的新理論模型，描述的是黑洞周圍吸積盤發生磁極翻轉的情形。研究稱在這種情況下，吸積盤外圍的磁場先減弱，這導致吸積盤快速升溫。與此同時，較弱的磁場導致X射線減弱，等磁場翻轉完畢，吸積盤的一切特徵又恢復了正常。

研究者表示，這是第一次觀測到星系中心超級黑洞磁極翻轉的現象。看來黑洞也會發生磁極翻轉，但是還不知道這種事件發生的頻率如何。

這份研究發表於預印網arXiv。