黑洞在「天籟之戰」中撕毀恆星

天文學家觀測到一個黑洞拖拽一顆爆炸的恆星,層層剝掉這顆恆星直到它的死亡。他們原來想要搜索一顆爆炸的超新星,卻意外地發現一個超大質量的黑洞正在無情地吞滅一顆流浪的、“誤入歧途”的恆星,它“意外”地落入黑洞強大引力的“魔爪”,再無“生還”的可能。天文學家希望這一驚奇的發現能夠幫助他們瞭解數十億年前星系演變的環境。星系中心超大質量的黑洞通過吞噬更多的物質“做強做大”,黑洞本身“漆黑一團”,卻驅動了周圍天體的運動,在黑洞周圍形成最明亮的天體,黑洞本身不噴射物質,卻將巨量“難以消化”的物質向外噴射,在垂直於吸積盤中心的上下方向對外噴發最明亮的光束,光波覆蓋整個電磁光譜的範圍,向外噴發的物質粒子接近光速。

超大質量的黑洞在多數時期並不活躍,天文學家有時靠一些想象不到的運氣來見證超大質量黑洞吞食一個天體的現象。一支國際化的天文小組依靠集體的智慧,“窺見”了正在發生碰撞的被稱之為Arp299的星系,一個潛藏在星系中心的超大質量黑洞正在“不顧一切”地撕毀周圍的一顆恆星。當他們希望捕獲一顆超新星的爆發時,卻發現了黑洞撕裂恆星的“驚險一幕”,事件本身和事件發現的過程富有戲劇性色彩。天文小組由芬蘭的圖爾庫大學和西班牙的安達盧西亞天體物理研究所的研究人員主導,26個研究機構的36名科學家參入項目的研究活動,其中包括英國焦德雷爾·班克天體物理中心的科學家,他們使用世界各地的射電望遠鏡,第一次繪製出快速移動的噴射物質的形成和擴展圖像。當超大質量的黑洞撕裂周圍一顆不幸的恆星時產生物質的噴射,這種事件被稱之為“潮汐瓦解”(TDEs),它們屬於非常少見的天文奇觀。

天文學家之前發現過註定死亡的恆星被附近的黑洞拖動和撕裂的瓦解事件,從恆星剝離的物質轉化為黑洞周圍旋轉的吸積盤,這一過程伴隨強烈的可見光和X—射線的發射,從恆星剝離的物質也被認為轉化為黑洞的物質噴射,從垂直於黑洞吸積盤旋轉軸的兩端以接近光速向外噴射物質,形成“超級光柱”。2005年1月,天文學家第一次發現黑洞從伴隨的恆星上拖拽物質,當時的天文學家發現一種紅外線波段的明亮閃耀,紅外線的輻射源來自碰撞星系Arp299其中之一的核球,這個正在發生碰撞合併的星系距離地球大約1.5億光年。之後的射電波段觀測顯示,射電源和之前發現的紅外線源屬於同一個輻射源。在隨後的跟蹤觀測中,天文學家使用了世界上最強大的望遠鏡,依然明亮的輻射源只能在紅外線和射電波段觀測到,卻不能在可見光和X—射線波段探測到,這表明碰撞星系中心其中之一的波源被籠罩在厚厚的塵埃中,灰塵吸收了可見光和X—射線,卻允許更長波段的紅外線和射電波的穿透。

天文小組使用了加納利群島的光學望遠鏡和美航局的斯皮策太空望遠鏡,對紅外線波源進行了跟蹤觀測。值得一提的是在隨後大約十年的觀測中,天文學家使用甚長基線干涉的射電觀測技術,他們通過“遙控指揮”將世界上許多最強大的射電望遠鏡連接在一個超級系統中,其中包括歐洲的VIBI和英國的MERLIN望遠鏡,國際天文合作的同時性觀測取得了豐碩成果。極高分辨率的圖像揭示了黑洞的噴射就像理論預期的一樣,黑洞向兩極方向噴射物質的平均速度達到了光速的四分之一。潮汐瓦解事件構成了黑洞生命週期的一段插曲,科學家相信這一事件的發生在遙遠的星系更為普遍。

在相對近的本地星系發現黑洞瓦解恆星的事件,科學家獲得了意義不同的難得機會,他們能夠更好地瞭解黑洞噴射物質的形成和演變機理。天文學家之前發現了少數黑洞潮汐瓦解的天文事件,這些事件大多數通過光學望遠鏡得以發現,而在碰撞星系Arp299的情形中,事件的波源被裹上一層層的灰塵,不可能通過光學望遠鏡來發現輻射源的存在。在星系Arp299中心其中之一的超大質量黑洞發生了引力瓦解恆星的罕見事件,這不可能是一個特例,只要條件類似,在其它

星系“窩藏”的超大質量黑洞同樣可能將“路過”的恆星撕成碎片,將剝離的恆星物質吸入黑洞的吸積盤,或者轉變為黑洞瞬間的劇烈噴發,

科普編譯:2018-7-3

黑洞在“天籟之戰”中撕毀恆星


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