天文學家可能已經發現了一種奇蹟般新的生存故事：一顆恆星與一個巨大的黑洞擦肩而過，並通過X射線的驚呼來講述這個故事。來自美國宇航局（NASA）的錢德拉X射線天文臺和歐洲航天局（ESA）的XMM-牛頓衛星數據，揭示了始於一顆紅巨星在距地球約2.5億光年星系中游蕩近一個超大質量黑洞。這個黑洞位於一個名為GSN069的星系中，質量大約是太陽的40萬倍，屬於超大質量黑洞較小的一端。
一旦紅巨星被黑洞的引力捕獲，含有氫的恆星外層就被剝離，向黑洞傾斜，留下恆星的核心（白矮星）。進行這項研究的英國萊斯特大學安德魯·金說：在我對X射線數據的解釋中，白矮星倖存了下來，但它並沒有逃脫。它現在被困在圍繞黑洞的橢圓軌道上，大約每九個小時繞一圈。當這顆白矮星幾乎每天運行三次軌道時，黑洞會以其最近的距離將物質拉離（不超過視界半徑的15倍（黑洞的不返回點）遠離黑洞）。
恆星碎屑進入黑洞周圍的吸積盤，釋放出錢德拉和XMM-牛頓衛星可以探測到的X射線。此外，研究人員預測黑洞和白矮星對將發出引力波，特別是在它們軌道的最近點。這顆恆星及其軌道的未來會是什麼？引力波和恆星在失去質量時大小變化的綜合作用應該會使軌道變得更圓，變得更大。隨著白矮星與黑洞距離的增加，質量損失的速度也在穩步減慢。這顆白矮星會努力逃脫，但無法逃脫，黑洞會越來越慢地吃掉它，但永遠不會停止。
生存奇蹟
理論上，大約一萬億年後，這種質量損失將持續到白矮星縮小到木星的質量之後，對於宇宙來說，這將是一種非常緩慢和令人費解方式！天文學家已經發現許多恆星因遭遇黑洞（所謂的潮汐干擾事件）而被完全撕裂，但很少有報道稱這顆恆星可能倖存下來的案例，真可謂在黑洞“血盆大口”中逃生的經典。考慮到宇宙“交通模式”的統計數據，像這樣的掠過相遇應該比直接相撞更常見，但它們很容易被遺漏，原因有幾個。
首先，更大質量的倖存恆星，可能需要太長時間才能完成圍繞黑洞的軌道運行，天文學家才能看到反覆爆發。另一個問題是，比GSN069中超大質量黑洞質量大得多的超大質量黑洞可能會直接吞噬一顆恆星，而不是恆星落入軌道，在那裡它們會失去質量，在這些情況下，天文學家不會觀測到任何東西。從天文學的角度來看，目前望遠鏡只能在很短的時間內，大約2000年內看到這一事件。因此，除非我們非常幸運地看到了這個黑洞，否則我們可能會錯過更多。
這樣的相遇可能是GSN069中黑洞增長的主要途徑之一。這顆白矮星質量只有太陽的十分之二，如果白矮星是紅巨星的核心，它的氫被完全剝離，那麼它應該富含氦，氦是在紅巨星演化過程中氫原子融合而產生。想到可以推斷出2.5億光年外一顆小恆星的軌道、質量和組成，這是非常了不起的。研究人員還做了一個預測：因為白矮星離黑洞太近了，廣義相對論的影響意味著軌道軸方向應該擺動（進動）。這種擺動應該每兩天重複一次，並且可以通過足夠長的觀察時間來檢測到。
博科園｜研究/來自：哈佛史密森天體物理學中心
參考期刊《皇家天文學會月刊》
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