2014年11月22日，天文學家在夜空中發現了一個罕見的現象：在距離地球近3億光年遠的星系中心，一個
超大質量黑洞正無情地撕裂一顆經過的恆星（幾乎所有大型的星系中心都包含了一個超大質量黑洞）。黑洞擁有著巨大的潮汐力，可以將恆星撕裂，並在星系中心的附近產生X射線活動的爆發。這一事件被稱為潮汐瓦解耀斑。從那以後，許多天文臺都將目光對準了這一事件，以進一步理解超大質量黑洞的演化。
研究人員仔細研究了從多個望遠鏡觀測到的數據，發現在所有的數據集中都存在一種異常強烈且穩定的週期性X射線脈衝信號。這個信號似乎來自於黑洞事件視界附近的一個區域（事件視界是一個有去無回的邊界，任何物體，包括光，一旦越過事件視界就再也無法逃脫黑洞了）。這種信號似乎每131秒就會週期性地變亮或變暗，並持續了至少450天。
研究人員認為，無論是釋放出這種週期性信號的是什麼，它都必須繞著黑洞轉，而且就在事件視界之外，靠近最內穩定圓軌道（ISCO）上，也就是粒子可以安全繞黑洞運行的最小軌道。
根據信號和黑洞的性質，研究人員計算出了一個極難以確定的黑洞性質——自旋。發表於《科學》期刊上的這項發現是首次將潮汐瓦解耀斑用以估算黑洞自旋的例子。
一個真實的信號
潮汐瓦解耀斑的理論模型表明，當黑洞在撕裂一個恆星時，恆星的一些物質可能會（至少暫時地）待在事件視界之外，在像ISCO這類穩定的軌道上盤旋，在最終被黑洞吞噬之前釋放出週期性的X射線閃光。X射線閃光的週期性包含了能讓研究人員推斷出ISCO軌道大小的關鍵信息，而軌道大小本身又取決於黑洞的自旋速度。
研究人員認為，如果他們能在最近經歷了潮汐瓦解事件的黑洞附近看到這種規律的閃光，他們就能從這些信號中知道黑洞旋轉的速度有多快。研究人員將搜索重點放在了ASASSN-14li上，這是天文學家在2014年11月利用地基ASASSN發現的潮汐瓦解事件。該研究的第一作者Dheeraj Pasham說：“這非常令人興奮，因為我們認為它是潮汐瓦解耀斑的典型代表，這一特殊事件似乎與許多理論預測都相符。”
研究人員查閱了XMM-牛頓太空望遠鏡、錢德拉X射線太空望遠鏡和雨燕衛星這三個天文臺的數據存檔，這些數據記錄了自該事件被發現以來的X射線測量數據。先前，Pasham開發了一種用於檢測天體物理數據中的週期模式的程序，雖然那並不專門用於分析潮汐瓦解事件，但他決定將這些代碼應用於ASASSN-14li的三個數據集，看看是否會出現任何常見的週期性模式。
結果他觀察到了一種異常強烈且穩定的週期性X射線輻射，似乎來自非常靠近黑洞邊緣的地方。這種強度極高的信號每131秒脈衝一次，持續450多天長，它的亮度比黑洞X射線的平均亮度高40%。Pasham說：“一開始我無法相信，因為它實在太強烈了，但是我們在三個望遠鏡裡都看到了這個信號。所以這是一個真實的信號。”
根據信號的性質以及黑洞的質量（研究人員此前估計這顆黑洞的質量約為太陽質量的100萬倍)和大小，研究小組估算出了這顆黑洞的自旋速度至少為光速的50%。Pasham說：“這並不是特別快的，有的黑洞的自旋速度估計能接近光速的99%。但這是我們首次利用潮汐瓦解耀斑來計算超大質量黑洞的自旋。”
被照亮的隱形世界
在信號被發現之後，自然而然就該理論學家上場了，他們需要解釋是什麼產生了這個信號。該研究團隊試想了各種情景，但是要產生這樣一個強大、規律的X射線耀斑，可能性最大的情況是這個黑洞不僅粉碎了路過的恆星，還有在黑洞周圍環繞的較小的恆星——
白矮星。這樣的一顆白矮星可能已經在ISCO上圍繞著這顆超大質量黑洞運行了一段時間了。但只有它還不足以釋放出任何可被探測的輻射。無論什麼情況下，望遠鏡是不可能看到白矮星環繞著一顆相對不活躍、旋轉的黑洞的。
大概在2014年11月22日的某個時候，第二顆恆星以足夠近的距離經過這個系統，它被黑洞以潮汐瓦解耀斑的形式撕裂，釋放出大量的X射線輻射。當黑洞將恆星的物質向內拉時，一些恆星碎片會落進黑洞，而另一些則被留在了白矮星環繞的軌道上。研究人員認為白矮星的引力會吸引這些熾熱的恆星物質，並在它的周圍產生一個X射線暈。隨著白矮星每131秒環繞黑洞一圈，這種X射線也會每131秒被觀測到一次。
科學家們承認，這是一種極其罕見的情況，最多隻能持續幾百年，對宇宙來說這只不過是一眨眼的功夫。因此檢測到這種情況的可能性是非常小的。雖然就係統的性質而言，這種情景似乎行得通，但我們得非常幸運才能夠找到這樣一個系統。
這項研究結果最重要的意義在於，它表明了通過潮汐瓦解事件來計算黑洞自旋是可行的。 未來，研究人員希望能在更早期的黑洞粉碎恆星的事件中，發現類似的穩定模式，從而估算出不同時期的黑洞自旋。這將有助於理解黑洞的年齡與自旋之間是否存在著關聯。
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