藝術(shù)家對恒星（前景）在接近超大質(zhì)量黑洞時(shí)被打亂的印象。 （圖片來源：ESO/M. Kornmesser）

一位藝術(shù)家對超大質(zhì)量黑洞吞噬恒星物質(zhì)的描繪。（圖片來源：NASA/JPL-Caltech）
（神秘的近距地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（作者：基思·庫珀）：一顆被捕獲的恒星經(jīng)歷了與遙遠(yuǎn)星系中超大質(zhì)量黑洞的多次近距離接觸 - 甚至可能在被巨大的引力潮汐力撕裂的物質(zhì)中幸存下來。
超大質(zhì)量黑洞的離接引力摧毀恒星是一種被稱為潮汐破壞事件（TDE）的暴力事件。氣體從恒星中撕裂并經(jīng)歷“意大利面化”，觸中其中它被切碎并拉伸成在黑洞周圍流動(dòng)的顆恒熱物質(zhì)流，形成一個(gè)臨時(shí)且非常明亮的星黑幸存下吸積盤。從我們的近距角度來看，容納超大質(zhì)量黑洞的離接銀河系中心似乎正在耀斑。
2018年9月8日，觸中全天空超新星自動(dòng)巡天（ASASSN）在8.93億光年外的顆恒遙遠(yuǎn)星系的核心發(fā)現(xiàn)了耀斑。編目為AT2018fyk，星黑幸存下耀斑具有TDE的近距所有特征。各種X射線望遠(yuǎn)鏡，離接包括美國宇航局的觸中Swift，歐洲的XMM-Newton，安裝在國際空間站上的NICER儀器和德國的eROSITA望遠(yuǎn)鏡，都觀察到黑洞的亮度急劇增加。通常，TDE的亮度在幾年內(nèi)會(huì)平穩(wěn)下降，但是當(dāng)天文學(xué)家在首次發(fā)現(xiàn)AT2018fyk大約600天后再次觀察AT2018fyk時(shí)，X射線很快就消失了。更令人費(fèi)解的是，大約600天后，黑洞突然再次爆發(fā)。這是怎么回事？
“到目前為止，人們的假設(shè)是，當(dāng)我們看到恒星和超大質(zhì)量黑洞之間近距離相遇的后果時(shí)，結(jié)果對恒星來說將是致命的;也就是說，這顆恒星被完全摧毀了，“歐洲南方天文臺(tái)的天文學(xué)家托馬斯·韋弗斯（Thomas Wevers）在一份聲明中說?！暗c我們所知道的所有其他TDE相反，當(dāng)我們在幾年后再次將望遠(yuǎn)鏡指向同一位置時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)它已經(jīng)重新變亮。
韋弗斯領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)，他們意識(shí)到重復(fù)的耀斑是一顆恒星的特征，該恒星在TDE中幸存下來并完成了另一個(gè)軌道以經(jīng)歷第二次TDE。為了充分解釋他們觀察到的內(nèi)容，Wevers的小組開發(fā)了一個(gè)“重復(fù)部分TDE”模型。
在他們的模型中，這顆恒星曾經(jīng)是一個(gè)雙星系統(tǒng)的成員，這個(gè)雙星系統(tǒng)離銀河系中心的黑洞太近了。黑洞的引力將其中一顆恒星甩開，它變成了一顆失控的超高速恒星，以每秒600英里（1000公里）的速度駛出銀河系。另一顆恒星在1，200天的橢圓軌道上緊緊地抓住了黑洞，將其帶到了科學(xué)家所謂的潮汐半徑 - 與黑洞的距離，恒星開始被黑洞發(fā)出的引力潮汐撕裂。
由于這顆恒星沒有完全在潮汐半徑內(nèi)，只有一部分物質(zhì)被剝離掉，留下一個(gè)密集的恒星核心，繼續(xù)圍繞黑洞的軌道。黑洞從恒星中拉出的物質(zhì)形成吸積盤大約需要600天，所以當(dāng)天文學(xué)家看到系統(tǒng)耀斑時(shí)，這顆恒星是安全的，靠近其軌道的最遠(yuǎn)點(diǎn)。
但隨著恒星的核心再次開始接近黑洞，在第一次相遇大約1，200天后，恒星開始從吸積盤中偷回一些物質(zhì)，導(dǎo)致X射線發(fā)射突然消失。“當(dāng)核心返回黑洞時(shí)，它基本上通過引力從黑洞中竊取了所有氣體，結(jié)果沒有物質(zhì)可以吸積，因此系統(tǒng)變暗，”該研究的共同作者，麻省理工學(xué)院的天體物理學(xué)家Dheeraj Pasham在聲明中說。
但黑洞的引力很快就回報(bào)了這個(gè)恩惠，在恒星接近時(shí)偷走了更多的物質(zhì)。就像在最初的遭遇中一樣，從黑洞吃掉恒星到吸積盤的形成有600天的滯后，這解釋了為什么X射線耀斑在它發(fā)生時(shí)又打開了。
從恒星的軌道上，Wevers的團(tuán)隊(duì)計(jì)算出黑洞的質(zhì)量接近太陽的8000萬倍，比銀河系中心的黑洞人馬座A *的質(zhì)量大約是太陽的20倍。
Wevers的團(tuán)隊(duì)不必等待很長時(shí)間就可以發(fā)現(xiàn)該理論是否正確。科學(xué)家們預(yù)測，AT2018fyk應(yīng)該在8月再次變暗，當(dāng)恒星的核心回歸時(shí)，并在2025年3月新物質(zhì)開始吸積到黑洞時(shí)再次變亮。
然而，恒星失去黑洞的質(zhì)量有一個(gè)潛在的復(fù)雜性。損失的質(zhì)量部分取決于恒星旋轉(zhuǎn)的速度，黑洞可能會(huì)影響。如果恒星的旋轉(zhuǎn)速度快到足以分裂，那么黑洞將更容易竊取物質(zhì)，從而增加質(zhì)量損失。
“如果質(zhì)量損失只有1%的水平，那么我們預(yù)計(jì)這顆恒星能夠存活更多的遭遇，而如果它接近10%，恒星可能已經(jīng)被摧毀了，”紐約雪城大學(xué)研究的共同作者Eric Coughlin在聲明中說。
無論如何，TDE和重復(fù)的部分TDE為超大質(zhì)量黑洞的生命提供了一個(gè)罕見的窗口，我們通常無法檢測到這些黑洞，因?yàn)樗鼈兲幱谛菝郀顟B(tài)。這對于測量它們的質(zhì)量和確定黑洞如何演化非常重要，因此黑洞周圍的星系如何在宇宙歷史中演化。
研究結(jié)果在美國天文學(xué)會(huì)第241次會(huì)議上發(fā)表，并于1月12日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。

本文地址：http://www.htyunqi.com.cn/html/998b43498567.html