10.21 黑洞與恆星的角逐,是宇宙最亮的焰火,還是恆星臨終的哭泣

我們對超級黑洞的所有認知僅僅是大量瘋狂吞食恆星的重力漩渦,但這並不是時有發生。也就是說,我們所處銀河系的黑洞每100,000年可能只會出現幾次這樣的現象。

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所以對於剛剛觀測到此次黑洞吞食現象直接後果的天文學家來說,這實在是一件意義重大的事件。事實上,此次的觀測讓我們看到了以前從未看到過的早期現象。

這個特殊的“潮汐干擾”現象發生於一個約是太陽質量630萬倍的超級黑洞中(我們銀河系中人馬座的一段旋臂是太陽質量的400萬倍),它位於一個名為2MASX Jo7001137-6602251的星系中,距我們約3.75億光年。

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本次“潮汐干擾”現象碰巧發生在一直以來由NASA發射的TESS衛星探測望遠鏡所觀測的一小團天體區域中。同時,TESS探測器一直被超新星全天化自動巡視的系統所監視追蹤。

當TESS注意到在觀測的天體中有不確的物體在變亮,天文學家立馬重視起來,並積極採取行動將一些望遠鏡鏡頭轉向2MASX J07001137-660225星體。

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可以十分確定的是,這個超質量黑洞已經吸住一個星體,並通過巨大的引力作用將該星體撕裂成碎片。科研團隊目前還不能確定這次事件中其他大部分的犧牲品,但其釋放的能量巨大,以至於產生的光亮度達到最亮,約比太陽光亮度大10個量級(即太陽光亮的10^10倍),或者說比它所在銀河系亮4倍。

更引人注目的是,當我們探測到該事件時,天文學家團隊就已經在第一時間看到那極亮的星團。

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“這是我們第一次從“潮汐干擾”事件中看到物質的噴射——同時也很有可能是我們所能看到該現象的最早發生階段。因為TESS探測器一直在監視該現象發生的區域,則當這塊區域開始變亮時我們就剛好可以觀測到。”卡耐基科學研究所的天文學家湯姆·霍洛恩表示。

“目前僅有4或5次被髮表公佈的TED事件,但每次發現該事件時,通常恆星已經撕碎殆盡,沒有哪次像這次般如此接近核心頂峰階段。”

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這個事件——命名為ASASSN-19bt——在2019年被TESS第一次探測到。因為它看起來來自於它宿主星系的中心區域,還仍需要一個更近距離的觀察。於是在2019年,科研團隊利用位於智利的架置在麥哲倫望遠鏡上的低色散攝譜儀-3(LDSS-3)開始對該區域進行研究。

觀察結果表明該事件似乎是一次“潮汐瓦解事件”,並隨後展開了更多觀測:NASA的雨燕天文臺利用紫外線和X射線圖示了該事件;歐航局的XMM-Newtown則對事件的光譜進行研究;位於拉斯坎佈雷絲天文臺的地面望遠鏡拍攝了光學圖像。

在這個“黑洞周”裡,你們想知道當一個行星被黑洞撕碎的時候到底發生了什麼嗎?

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—帕特里克·瓦萊利發現,事件ASASSN-19bt在2019年達到了最亮的階段,隨後的幾個月裡該研究團隊仍繼續保持觀測。

另外還有幾個大驚喜。

“NASA的雨燕人造衛星蒐集到的數據表明,在發現TDE後的接下來幾天時間裡,其發出的光線逐漸變得微弱,散發的熱量也減少了很多。這是我們之前從未看到過的現象——另外一格具有代表性的現象是,在TDE達到它最亮的階段之前我們可以看到它的亮度在逐漸、平穩地上升,它的溫度也相對保持恆定。”霍洛恩說道。

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“在這種情況下,在其進行我們之前有看到過的常規的演變的之前,我們觀測到它的亮度和溫度均有了顯著的下降。這也可以被認作是TED現象的另一個特點,但我們並不能確定,因為沒有關於TED早期現象的雨燕數據。”

除此之外,我們觀測到的現象所在的寄主星系普遍比其他銀河系要更加年輕和有更多的星塵。同時,在TDE逐漸變至最亮的過程中,他的亮度是平穩增加的。這也是我們之前從未看到過的現象之一。

在我們觀測中,噴射現象發生在離黑洞十分接近的位置,霍洛恩告訴《科學警報》媒體—它們之間的距離也許是視界的幾十倍,差不多是火星或地球離太陽那麼近的距離。

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當你想到某個銀河系距離你之多遠時,這種感覺是十分奇妙的。

“當我第一次看到TESS(凌星系外行星巡天望遠鏡)光變曲線時我開始警覺起來,因為從來沒有哪次能如此快速且近距離觀測到TDE,”他說道。“當我看到時,我就說,我們不得不盡快寫一篇論文來報道我們這次發現,因為這將成為一份令人大為驚歎的天文數據資料——在此之後我們還發現了關於其它方面有趣的信息。”

研究團隊繼續對ASASSN-19bt進行了為期3個月的追蹤觀測,並將在另一篇論文裡發表他們的研究結果。這將是關於潮汐干擾事件最為詳盡的數據資料。

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與此同時,我們也盼望TESS能像上次那般幸運,再次觀測到該現象。這樣科學家們就可以獲得一組數據用以對照研究。

“這些觀測結果為現象的早期發生階段,我們現在已經有了模擬該事件的物理模型,但我們還沒有相關理論來預測接下來會發生什麼,所以希望這些觀測結果可以幫助我們改善目前的研究模型。”霍洛恩說道。

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. MICHELLE STARR-果宜- sciencealert

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