NASA异常近距离瞥见黑洞吞食恒星

最近被黑洞吞噬的一颗漫游恒星可能有助科学家了解更复杂的黑洞进食。

NASA多台望远镜最近观测到巨大黑洞撕裂一颗离得太近的恒星。它位于离地球约2.5亿光年的另一个星系中心,是迄今观察到黑洞摧毁近距离恒星的第五个例子。

一旦恒星被黑洞引力彻底撕裂,天文学家发现黑洞周围的高能X射线急剧增加,这表明当恒星物质拉向黑洞时,在黑洞周围形成极热光晕。NASA的NuSTAR(Nuclear Spectroscopic Telescopic Array)卫星能灵敏观测到这些波长,此事件提供光晕形成和演化前所未有的视角。研究发布于《Astrophysical Journal》。

此种黑洞破坏恒星称为潮汐瓦解(tidal disruption),可了解遭黑洞巨兽捕获的物质完全被吞噬前会发生什么事。

科学家可研究的多数黑洞都被热气包围,这些热气累计多年,有的甚至几千年,并形成数十亿英里宽的圆盘。某些情况下,圆盘比整个星系还亮。即使明亮光源周围,尤其不太活跃的黑洞周围,一颗被撕裂的恒星也很突出。从开始到结束,通常只需几周或几个月时间。潮汐瓦解过程可观测性和短持续时间,故对天文学家来说特别有吸引力,可梳理黑洞引力如何作用至周围物质,创造出令人难以置信的灯光秀和新物理特征。

共同作者、巴尔的摩STScI(Space Telescope Science Institute)天文学家Suvi Gezari表示:潮汐瓦解是种宇宙实验室,是我们即时观察潜伏在星系中心的巨大黑洞的窗口。

令人惊讶的信号

新研究焦点是名为AT2021ehb的事件,发生于中心黑洞质量约太阳质量1千万倍(约保龄球和泰坦尼克号的差异)的星系。恒星离黑洞最近那侧比离黑洞远那侧受拉力更大,将整个恒星撕裂,只留下一团长长的热气。

热气会在黑洞周围翻腾,互相碰撞,认为会产生冲击波和向外流动气流,产生可见光,以及人眼不可见的波长如紫外线和X射线。然后热气沉降到围绕黑洞旋转的圆盘,就像水在排水管里旋转,热气摩擦产生低能X射线。就AT2021ehb而言,一系列事件仅发生100天。

事件2021年3月1日由南加州帕洛玛天文台的Zwicky Transient Facility(ZTF)首次发现。之后NASA Neil Gehrels Swift Observatory卫星和Neutron star Interior Composition Explorer(NICER)太空望远镜(观测的X射线波长比前者更长)开始研究。

首次发现事件约300天后,NASA NuSTAR开始观测此系统。NuSTAR探测到光晕时,科学家很惊讶,光晕为一团热电浆,因光晕通常伴随着从黑洞向相反方向流动的气体喷流出现。然而AT2021ehb潮汐瓦解没有喷流,让观测到光晕出乎意料。光晕发射X射线能量比黑洞任何部分都高,但科学家不知道热电浆从何而来,也不知道究竟怎么变得如此热。

加州理工学院Yuhan Yao表示:“我们从未见过没有喷流的情况,发生像这样的X射线潮汐瓦解事件,代表有可能解开导致喷流和产生光晕的原因。对AT2021ehb的观察结果与磁场形成光冕有关之观点一致,我们想知道导致磁场如此强大的原因。”

Yao还领导寻找更多ZTF发现的潮汐瓦解事件,然后用Swift、NICER和NuSTAR等望远镜观察。每次观察都提供新见解,以确认AT2021ehb和其他潮汐瓦解事件观察到的现象。

(首图来源:Pixabay)

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