2.5億光年外,一顆恒星被黑洞撕碎,余暉持續數百天

黑洞吞噬恒星,這是宇宙中最殘酷的天體事件之一。2.5億光年外,就上演了一場這樣的悲劇,被天文學家觀測到。

在被徹底吞噬之前,恒星會被黑洞周圍恐怖的潮汐力撕碎,這在天文學上叫潮汐破壞事件。這次最早發現于2021年3月的潮汐破壞事件是天文學家第五次比較近的事件,這對于他們了解黑洞的「進食」過程有重要的意義。

被撕碎的恒星殘片不會馬上被吞噬,而是以一種非常混亂的模式在黑洞周圍運行,形成吸積盤。在這個過程中,物質之間的相互摩擦會在各個波段釋放出電磁波。在接下來幾周或者幾個月的時間內,天文學家都可以利用各種不同的望遠鏡對其進行觀測,了解黑洞的吞噬過程。

在吸積盤的內緣和黑洞的事件視界之間,有一個明亮的結構,被稱為黑洞的日冕。這里包含著大量熾熱的電子,科學家認為,這里的黑洞磁場就像是同步加速器一樣,將電子加速到極高的能量狀態,使其發出X射線。

在黑洞磁場的兩個方向上,還會有等離子體被加速到接近光速的狀態,噴射到遙遠的星際空間,這就是黑洞的相對論性噴流。并非所有的潮汐破壞事件中都有這兩種現象,但它們通常是成對出現的,如果發現了其中一個,那麼在另一個波段觀測另一個現象,往往能有所收獲。

2021年3月1日,美國的茲威基瞬變設施首次捕捉到這一次潮汐破壞事件的閃光,并將其命名為AT2021ehb。隨后,天文學家馬上利用美國宇航局的NICER X射線觀測站和Swift觀測站在X射線、伽馬射線和紫外線波段(後來還有可見光波段)進行綜合觀測。在三百天后,又有X射線觀測站NuSTAR加入進來。多個設備的協同工作,可以幫助天文學家以更完整的視角了解這種宇宙中的極端事件。

他們發現,這一次潮汐破壞事件的主角是一個質量達太陽1000萬倍的超大質量黑洞黑洞。這個質量雖然驚人,但并不算離譜。真正奇怪的是,雖然NuSTAR的觀測結果已經證明了黑洞日冕的存在,卻沒有任何設備發現到相對論性噴流的任何跡象。兩種平時「結伴出行」的極端現象,這一次「單獨行動」了。

加州理工學院的天文學家Yuhan Yao指出:我們從來沒有發現過像這樣有X射線發射卻沒有噴流存在的潮汐破壞事件,這確實令人感到不可思議,因為這暗示著我們有望區分產生噴流和日冕的原因。他們的觀測結果和以往黑洞磁場與日冕形成相關的觀點一致,他們希望通過更多的觀測,了解黑洞為何有如此強大的磁場。

正如太空望遠鏡科學研究所的天文學家Suvi Gezari所說的,潮汐破壞事件是一種宇宙實驗室,可以幫助天文學家了解星系中心的超大質量黑洞吞噬時發生的事。未來,天文學家還會進行更多觀測,驗證這些極端的天體物理學理論。


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