當(dāng)前位置:
一顆恒星在與黑洞的近距離接觸中幸存下來(lái)
時(shí)間:2025-11-23 07:57:27 出處:焦點(diǎn)閱讀(143)

藝術(shù)家對(duì)恒星(前景)在接近超大質(zhì)量黑洞時(shí)被打亂的印象。 (圖片來(lái)源:ESO/M. Kornmesser)

一位藝術(shù)家對(duì)超大質(zhì)量黑洞吞噬恒星物質(zhì)的描繪。(圖片來(lái)源:NASA/JPL-Caltech)
(神秘的近距成都(小姐上門(mén))找小姐聯(lián)系方式vx《365-2895》提供外圍女上門(mén)服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)地球uux.cn)據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)(作者:基思·庫(kù)珀):一顆被捕獲的恒星經(jīng)歷了與遙遠(yuǎn)星系中超大質(zhì)量黑洞的多次近距離接觸 - 甚至可能在被巨大的引力潮汐力撕裂的物質(zhì)中幸存下來(lái)。
超大質(zhì)量黑洞的離接引力摧毀恒星是一種被稱(chēng)為潮汐破壞事件(TDE)的暴力事件。氣體從恒星中撕裂并經(jīng)歷“意大利面化”,觸中其中它被切碎并拉伸成在黑洞周?chē)鲃?dòng)的顆恒熱物質(zhì)流,形成一個(gè)臨時(shí)且非常明亮的星黑幸存下吸積盤(pán)。從我們的近距角度來(lái)看,容納超大質(zhì)量黑洞的離接銀河系中心似乎正在耀斑。
2018年9月8日,觸中全天空超新星自動(dòng)巡天(ASASSN)在8.93億光年外的顆恒遙遠(yuǎn)星系的核心發(fā)現(xiàn)了耀斑。編目為AT2018fyk,星黑幸存下成都(小姐上門(mén))找小姐聯(lián)系方式vx《365-2895》提供外圍女上門(mén)服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)耀斑具有TDE的近距所有特征。各種X射線望遠(yuǎn)鏡,離接包括美國(guó)宇航局的觸中Swift,歐洲的XMM-Newton,安裝在國(guó)際空間站上的NICER儀器和德國(guó)的eROSITA望遠(yuǎn)鏡,都觀察到黑洞的亮度急劇增加。通常,TDE的亮度在幾年內(nèi)會(huì)平穩(wěn)下降,但是當(dāng)天文學(xué)家在首次發(fā)現(xiàn)AT2018fyk大約600天后再次觀察AT2018fyk時(shí),X射線很快就消失了。更令人費(fèi)解的是,大約600天后,黑洞突然再次爆發(fā)。這是怎么回事?
“到目前為止,人們的假設(shè)是,當(dāng)我們看到恒星和超大質(zhì)量黑洞之間近距離相遇的后果時(shí),結(jié)果對(duì)恒星來(lái)說(shuō)將是致命的;也就是說(shuō),這顆恒星被完全摧毀了,“歐洲南方天文臺(tái)的天文學(xué)家托馬斯·韋弗斯(Thomas Wevers)在一份聲明中說(shuō)。“但與我們所知道的所有其他TDE相反,當(dāng)我們?cè)趲啄旰笤俅螌⑼h(yuǎn)鏡指向同一位置時(shí),我們發(fā)現(xiàn)它已經(jīng)重新變亮。
韋弗斯領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)天文學(xué)家團(tuán)隊(duì),他們意識(shí)到重復(fù)的耀斑是一顆恒星的特征,該恒星在TDE中幸存下來(lái)并完成了另一個(gè)軌道以經(jīng)歷第二次TDE。為了充分解釋他們觀察到的內(nèi)容,Wevers的小組開(kāi)發(fā)了一個(gè)“重復(fù)部分TDE”模型。
在他們的模型中,這顆恒星曾經(jīng)是一個(gè)雙星系統(tǒng)的成員,這個(gè)雙星系統(tǒng)離銀河系中心的黑洞太近了。黑洞的引力將其中一顆恒星甩開(kāi),它變成了一顆失控的超高速恒星,以每秒600英里(1000公里)的速度駛出銀河系。另一顆恒星在1,200天的橢圓軌道上緊緊地抓住了黑洞,將其帶到了科學(xué)家所謂的潮汐半徑 - 與黑洞的距離,恒星開(kāi)始被黑洞發(fā)出的引力潮汐撕裂。
由于這顆恒星沒(méi)有完全在潮汐半徑內(nèi),只有一部分物質(zhì)被剝離掉,留下一個(gè)密集的恒星核心,繼續(xù)圍繞黑洞的軌道。黑洞從恒星中拉出的物質(zhì)形成吸積盤(pán)大約需要600天,所以當(dāng)天文學(xué)家看到系統(tǒng)耀斑時(shí),這顆恒星是安全的,靠近其軌道的最遠(yuǎn)點(diǎn)。
但隨著恒星的核心再次開(kāi)始接近黑洞,在第一次相遇大約1,200天后,恒星開(kāi)始從吸積盤(pán)中偷回一些物質(zhì),導(dǎo)致X射線發(fā)射突然消失。“當(dāng)核心返回黑洞時(shí),它基本上通過(guò)引力從黑洞中竊取了所有氣體,結(jié)果沒(méi)有物質(zhì)可以吸積,因此系統(tǒng)變暗,”該研究的共同作者,麻省理工學(xué)院的天體物理學(xué)家Dheeraj Pasham在聲明中說(shuō)。
但黑洞的引力很快就回報(bào)了這個(gè)恩惠,在恒星接近時(shí)偷走了更多的物質(zhì)。就像在最初的遭遇中一樣,從黑洞吃掉恒星到吸積盤(pán)的形成有600天的滯后,這解釋了為什么X射線耀斑在它發(fā)生時(shí)又打開(kāi)了。
從恒星的軌道上,Wevers的團(tuán)隊(duì)計(jì)算出黑洞的質(zhì)量接近太陽(yáng)的8000萬(wàn)倍,比銀河系中心的黑洞人馬座A *的質(zhì)量大約是太陽(yáng)的20倍。
Wevers的團(tuán)隊(duì)不必等待很長(zhǎng)時(shí)間就可以發(fā)現(xiàn)該理論是否正確。科學(xué)家們預(yù)測(cè),AT2018fyk應(yīng)該在8月再次變暗,當(dāng)恒星的核心回歸時(shí),并在2025年3月新物質(zhì)開(kāi)始吸積到黑洞時(shí)再次變亮。
然而,恒星失去黑洞的質(zhì)量有一個(gè)潛在的復(fù)雜性。損失的質(zhì)量部分取決于恒星旋轉(zhuǎn)的速度,黑洞可能會(huì)影響。如果恒星的旋轉(zhuǎn)速度快到足以分裂,那么黑洞將更容易竊取物質(zhì),從而增加質(zhì)量損失。
“如果質(zhì)量損失只有1%的水平,那么我們預(yù)計(jì)這顆恒星能夠存活更多的遭遇,而如果它接近10%,恒星可能已經(jīng)被摧毀了,”紐約雪城大學(xué)研究的共同作者Eric Coughlin在聲明中說(shuō)。
無(wú)論如何,TDE和重復(fù)的部分TDE為超大質(zhì)量黑洞的生命提供了一個(gè)罕見(jiàn)的窗口,我們通常無(wú)法檢測(cè)到這些黑洞,因?yàn)樗鼈兲幱谛菝郀顟B(tài)。這對(duì)于測(cè)量它們的質(zhì)量和確定黑洞如何演化非常重要,因此黑洞周?chē)男窍等绾卧谟钪鏆v史中演化。
研究結(jié)果在美國(guó)天文學(xué)會(huì)第241次會(huì)議上發(fā)表,并于1月12日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。
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