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天文学家发现一颗被黑洞面条化的恒星

今天小编为大家带来了一篇《天文学家发现一颗被黑洞面条化的恒星》的文章,感兴趣的读者朋友可以跟着小编一起看一看。

天文学家们罕见地从一处被超大质量黑洞撕裂的恒星处发现了一道闪光。这次的这一现象——称作潮汐瓦解事件——是至今发现距离最近的一次,距离地球仅仅2.15亿光年。

当天文学家在真实的宇宙看到他们在学校学到的理论时,这是非常美妙的经历。近几十年中,这种情况时有发生,但最为有趣的一定是2020年10月12日这个星期一,天文学家宣布他们目睹了一颗恒星正在发生面条化。也就是说,这颗恒星在坠入超大质量黑洞时正在被撕裂,这个黑洞仅在距离我们2.15光年之外的星系。他们并没有近距离看到恒星被撕裂,因为我们的技术还不支持我们这样做。但是在恒星在被黑洞撕裂之前,捕捉到了这最后的时刻,天文学家称之为潮汐瓦解事件。这次事件产生了一个耀斑,这是他们迄今为止记录到最近的一个耀斑。

面条化有时被称为面条效应。我们天文界有一个流传很久的故事,一位勇敢无畏的宇航员冒险靠近黑洞视界(不透一点光的地方),然后被黑洞重力吸引力拉扯的像意大利面一样。不单纯是黑洞地心引力很强,还因为地心引力成一定距离比例的反向拉扯,所以黑洞的地心引力才如此非常强力—拉扯宇航员腿部的力量远远大于对躯体的作用力。因此当宇航员接近黑洞视界,没有反射光线的地方(假设脚先到达)—宇航员被垂直拉扯,如下图所示,直至最后消失在视界之中(还是从腿部开始),这就是面条化。

宇航员掉入黑洞(面条效应图示)。它的发生是因为—在黑洞强重力区域—对宇航员脚步的拉扯重力大于对头部的作用。图源:NASA’s Imagine the Universe/Wikimedia Commons.

现在把你的注意力转移到我们银河系之外的一个星系,它的中心,就像迄今为止研究过的大多数星系一样,包含着一个超大质量的黑洞。如果一颗恒星过于靠近黑洞的视界,它必然会像那位无畏的宇航员一样被“面条化”。

从理论上讲,所有这些都是非常合理的。但是用望远镜观察是很困难的。这项研究是在2019年在一个超大质量黑洞附近发生的一道闪光之后进行的。位于智利的欧洲南方天文台的超大望远镜和新技术望远镜的天文学家观测到了这一闪光,并将其标记为2019qiz。

在六个月的时间里,世界各地的天文学家进行了后续观测。

图为马特·尼克尔(Matt Nicholl),他正要在智利开始一晚的工作。图片来自马特·尼克尔(Matt Nicholl)本人。

在分析数据之后,由英国伯明翰大学的马特尼科尔领导的一组天文学家,10月12日在经同行评议的期刊《皇家天文学会月报》上发表了他们的成果。尼科尔说:

黑洞“吸入”附近恒星的想法听起来像科幻小说。但这正是潮汐破坏事件中发生的情况。

哈佛-史密森天体物理中心的天文学家埃多·博格(Edo Berger)说:

……这颗恒星被撕裂,其一半物质被吸入,或者叫“吸积”到一个质量为太阳质量100万倍的黑洞中,另一半则向外喷射。

欧洲南方天文台说,尽管被黑洞“面条化”的恒星所产生的耀斑强大又明亮,但到目前为止,天文学家还无法对其进行研究。他们说,原因是,这类事件常常被一层灰尘和碎片遮挡。现在天文学家们已经能够揭示出这层遮挡物的形成原因。伯明翰大学的萨曼莎·奥茨说:

我们发现,当一个黑洞吞噬一颗恒星时,它会向外射出一股强有力的物质流,阻挡我们的视线。

这幅图描绘了一颗恒星(在前景中)在一次“潮汐破坏事件”中被一个超大质量黑洞(背景)吸入而惨遭“面条化”。在一项新的研究中,一组天文学家发现,当黑洞吞噬一颗恒星时,它可以向外发射一股强大的物质流。图像来源:欧洲南方天文台(ESO)。

也就是说,当黑洞吞噬恒星物质,将恒星碎片向外推进时,能量就会释放出来。天文学家们说,这一发现之所以有可能,是因为研究小组研究的潮汐干扰事件发生在恒星被撕裂后不久。美国西北大学美国航天局爱因斯坦研究员凯特·亚历山大(Kate Alexander)评论道:

因为我们很早就捕捉到了它,我们实际上可以看到当黑洞以高达10000公里/秒(6000英里/秒)的速度发射出强大的物质流时,尘埃和碎片的帷幕被拉起。

这一独特的“幕后窥视”第一次给了我们机会,可以精确定位暗物质的来源,并实时跟踪它是如何吞噬黑洞的。

又一个来自天文学家头脑中的梦想在现实中呈现在人们眼前了!下一个会是什么呢?

这张图片显示了AT2019qiz位置周围的天空,在画面的正中心。它位于我们的天空中,在波江座的方向。图片来源:大卫·德·马尔丹(Davide De Martin)/欧洲南方天文台(ESO)/数字巡天。

总结:面条化—又称面条效应—是在接近黑洞视界区域对任意物体的垂直拉扯。天文学家目前已经目击到罕见的来自被面条化恒星的爆炸光束。天文学家会说这颗恒星经由潮汐中断事件而消亡。其后六个月内,这种光爆被称为AT2019qiz.,有此种光爆日期记录最近的是距离地球大概21亿5千万光年。

作者:Deborah Byrd

FY:Astronomical volunteer team

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