当新年的钟声敲响，人们仰望夜空中绚烂的焰火时，在无垠的宇宙深处，一场场规模更为宏大、持续数月甚至长达数年的“宇宙焰火秀”也正在上演。华中科技大学物理学院天文系的博士生雷享礼（导师吴庆文教授），针对这类宇宙中的极端爆发现象，提出了一个全新的天体图景：“超级黑洞瓦解超新星模型”。该模型提出当一颗大质量恒星在黑洞附近爆发成超新星时，其抛射出的物质会被黑洞的引力撕裂、捕获，最终形成一个炽热明亮的吸积盘，并释放出远超普通超新星的能量，即 “潮汐瓦解超新星”事件（简称TDS）。它是一场由超新星点燃、超级黑洞演绎的壮丽焰火，该文章在2026年1月1日发表于美国《天体物理学快报》（ApJ Letter）。
一、 宇宙中最剧烈的爆发事件：传统理论遭遇挑战
宇宙中大多数黑洞长期处于沉寂的休眠状态，几乎不显露任何活动迹象。随着时域天文学时代的开启，天文学家陆续观测到一系列黑洞从沉睡中“苏醒”现象--即星系核心区域发生剧烈的电磁爆发。其中一种备受瞩目的理论解释是 “潮汐瓦解事件” ：当一颗恒星过于靠近星系中心的超大质量黑洞时，会被其强大的潮汐力彻底撕碎，碎片随后逐渐坠入黑洞，并在这一过程中释放出极其强烈的电磁辐射。因为黑洞质量越大，其视界附近的潮汐力反而相对较弱。因此，这类事件多发生在质量约为百万倍太阳质量的黑洞周围，其典型峰值光度可达太阳光度的千亿倍，持续时间约为数十天。然而，近两年来，天文学家发现了几例更为极端的星系核区爆发现象。它们的亮度比普通潮汐瓦解事件高出百倍以上（超过1046尔格/秒，即太阳光度的十万亿倍以上），且持续时间更长（如图1所示），这类天体被命名为 “极端核区暂现源”。尽管它们表面上像是潮汐瓦解事件的“加强版”，但其所在的星系中心几乎都栖息着质量超过数亿倍太阳质量的 “超重黑洞” ，这些黑洞潮汐力较弱，似乎难以撕碎恒星，因此无法简单用经典的黑洞潮汐瓦解模型解释。因此，这个极端的核区爆发事件能量究竟源自何处？又是谁在宇宙黑暗中点燃了这场规模空前、持久力惊人的“超级焰火秀”？
图1. 几种宇宙中常见的爆发现象的典型光度和下降时标
二、超新星与超大质量黑洞联袂演出：最极端事件新解释
现在，我们将目光拉远，回到恒星被黑洞瓦解之前。欧美团队利用最高分辨率的红外望远镜分辨率银河系中心超大质量黑洞周围的恒星运动，从而精确测量了该巨型黑洞约为400万太阳质量，从而获得了2020年诺贝尔物理学奖。这表明，星系核区超大质量黑洞周围极端环境中存在着大量恒星（核区恒星团）。在活动星系中，其核区大量气体会形成围绕黑洞的吸积盘，吸积盘与核区恒星频繁地相互作用，会将恒星捕获进吸积盘内。这些恒星会在吸积盘中向内迁移，并吸积周围气体快速生长为大质量恒星。对于弱活动性的超大质量黑洞来说，其周围物质供应不足，导致靠近黑洞地方会形成双模式吸积盘，即外区是高密度的冷盘，内区是密度极低的高温等离子体盘（径移主导吸积流）。当冷盘中的恒星迁移至低密度区域时，这些“暴饮暴食”过的恒星会立即停止生长，并迅速走向生命终点-核心坍缩，引发超新星爆发（如图2）。
图2. 恒星在吸积盘中生长并迁移，最终在黑洞附近发生超新星爆发
中心黑洞的强大引力有机会捕获超新星抛射出的大部分物质，并将其拉伸成一条条延展的气流，这些气流相互碰撞、耗散角动量，最终在超大质量黑洞周围形成一个新的吸积盘，进而点燃一场持续数月到数年的超级爆发（宇宙焰火秀，如图3）。
图3. 潮汐瓦解超新星意图及其光变曲线演化
研究团队利用流体动力学模拟程序，在超级计算机上三维重现了超新星抛射物在黑洞附近的演化过程：1）超新星爆发：一颗质量约几倍太阳质量的恒星在距离黑洞数百倍引力半径处猛烈爆炸；2）黑洞捕获：由于距离黑洞太近，很大一部分超新星爆发抛射物被黑洞的强大引力捕获。黑洞的强大的潮汐力将原本大致球形的气体云拉伸成水滴状的等离子体流；3）吸积盘形成：这条漫长的气流在绕黑洞运动时，其不同部分因轨道差异会发生强烈的自相交碰撞。碰撞有效地耗散了角动量，使得气体逐渐向中心沉降、圆化，重新形成一个围绕黑洞的吸积盘。吸积盘通过粘滞过程，把引力能高效释放出来，从而点亮一个极其明亮、持久的耀发，峰值亮度可超过1046 尔格/秒；4）缓慢猝灭：随着物质最终落入黑洞或被吹散，吸积率下降，黑洞活动逐渐平息，形成缓慢下降的光变曲线，该过程会持续数年甚至数十年（图4），模拟发现这类猝灭过程要远比黑洞潮汐瓦解事件缓慢。
图4.数值模拟得到的潮汐瓦解超新星的流体动力学演化过程及其吸积率演化
由于不再需要黑洞潮汐瓦解恒星，因此该类爆发事件可发发生在任意质量的超大质量黑洞周围，光度可以远超传统的黑洞潮汐瓦解事件。此外，由于需要把恒星输送到中心黑洞附近，该模型预言这类事件一般发生在低光度的活动星系中。目前发现的几例极端爆发事件的宿主星系都展现了一定活动性，与该模型预言完美吻合。
三、 独特性质：寻找宇宙焰火的“引信”
尽管模拟取得了成功，但要最终证实“潮汐瓦解超新星”事件的存在，还需要更直接的观测证据。最理想的情况，是能在明亮的核区耀发之前，捕捉到那个相对暗淡的超新星爆发信号——即找到焰火的“引信”。这对未来望远镜的监测灵敏度和响应速度提出了更高要求。随着中国空间站巡天望远镜、“爱因斯坦探针”卫星以及众多地面大型巡天项目的推进，我们监测宇宙暂现源的能力将迎来飞跃。或许在不久的将来，天文学家就能实时捕捉到一场从“超新星点燃”到“吸积盘绽放”的全过程，亲眼见证这场宇宙中最为宏大、持久的“宇宙焰火秀”。同时，超新星抛射物富含重元素。因此，由它形成的吸积盘所产生的光谱中，可能会留下强烈的氧、硅、铁等金属元素的谱线“指纹”。未来通过高分辨率光谱观测寻找这些特征，将成为验证这一理论的关键。
四、 结语
每一次超新星的爆发都是一颗恒星壮烈的终章，而当这终章在黑洞的引力剧场中奏响时，便化作了照亮广袤宇宙的、最绚烂的光。它告诉我们，在宇宙的舞台上，恒星的死亡并非终点，同样可能成为开启耀眼未来的序曲。近几年，该团队系统性研究了超大质量黑洞周围恒星级天体形成、演化及动力学过程，这些极端环境中恒星演化将显著不同于孤立恒星演化，可以导致极其丰富的多信使现象，比如核区元素快速增丰、黑洞潮汐瓦解事件、极端质量比旋近系统（空间引力波）、大质量恒星级双黑洞（地面引力波）、核区超新星及黑洞天体爆发导致的电磁爆发及中微子过程等，这些过程将为理解超大质量黑洞及星系演化提供全新探针。
本工作获得自然科学基金重点项目(12533005, 12233007, U1931203)、中国载人航天工程项目（CMS-CSST-2025-A07）等基金资助。
文章链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae25f3/pdf
