超罕见黑洞吞噬一颗倒霉的恒星
超罕见黑洞吞噬不幸恒星

这幅艺术家概念图描绘了一次潮汐瓦解事件,当一颗恒星致命地靠近超大质量黑洞时,该事件就会发生。碎裂恒星的碎片在黑洞周围旋转时升温,产生天文学家能从遥远宇宙观测到的光芒,同时黑洞向太空发射出相对论性喷流。 图片来源:NRAOAUINSFNASA
深空一次神秘而异常明亮的爆发是天文学家观测到的最罕见的宇宙相互作用之一。通过一种新的搜索方法,NASA研究人员成功识别出一个孤儿超大质量黑洞正在吞噬一颗距离地球约7.5亿光年的迷途恒星。相关细节在最近发表于《天体物理学杂志通讯》的一项研究中有所描述。
几乎所有已知的星系都以一个超大质量黑洞为中心,这个黑洞会吞噬任何不幸落入其引力范围的物体。不过,黑洞大约每10万年还会享用一次特殊的大餐。偶尔会有恒星漂移得太近,在强大到难以理解的作用力下开始瓦解,从而引发一种被称为潮汐瓦解事件(TDE)的发光现象。虽然在单个星系中这种现象很罕见,但宇宙中有数百万个星系区域,因此天文学家每年通常能在不同的星系核心观测到大约30次潮汐瓦解事件。

这种情况后来发生了改变。在一次常规天文观测中,研究人员识别出了TDE的所有必要迹象——只是这一次的迹象距离其宿主星系中心约2600光年。专家们随后开始在传统区域之外寻找流浪黑洞引发的TDE。之后,NASA的一个合作团队利用新开发的算法程序,结合南加州帕洛玛天文台的兹威基瞬变设施(ZTF),标记出了另一个可疑目标。

ZTF每晚探测到的50万次闪光中,我们新的人工智能算法自动识别出了一个看起来很像潮汐瓦解事件的耀斑,尽管它位于星系边缘这个不寻常的位置,研究合著者、马里兰大学帕克分校及美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的天文学家罗伯特斯坦在一份声明中解释道。

这个TDE距离星系中心要远得多——位于鲸鱼座中一个编号为J014656.04152214.7的星系边缘方向约3万光年处。该黑洞的质量约为太阳的100万倍,它产生的TDE亮度极高,其紫外线甚至在数月内盖过了宿主星系。在峰值时,这颗恒星的死亡事件释放出的光度约为100亿个太阳的亮度。全球其他机构很快将目光投向这一研究对象,以确认其身份并收集更多信息。美国国家航空航天局(NASA)的尼尔格雷尔斯斯威夫特天文台太空望远镜甚至成功测量了它的温度——高达54000华氏度,令人难以置信。不过,尽管这一事件的规模难以理解,但恒星毁灭的位置却格外引人关注。
它一定起源于某个星系的中心,但不是它现在所处边缘的那个星系,斯坦说道。

团队认为另一个超大质量黑洞仍在该星系的核心区域,而这个孤儿黑洞的来源有两种可能。一种情况是,这个黑洞起源于一个正在合并到其当前所在星系的较小矮星系。另一种理论则扩大了范围,认为是三个或更多星系发生碰撞,其产生的引力作用将最轻的黑洞抛向了边缘。

无论答案如何,研究人员如今拥有了一种新的、高效的技术来搜索流浪黑洞的潮汐瓦解事件(TDEs)。未来几年,像薇拉C鲁宾天文台和即将投入使用的南希格蕾丝罗曼太空望远镜这样的额外工具将助力这项搜寻工作。

进一步的发现可能会揭示这个明显的‘孤儿’黑洞的起源,斯坦说。我们想要回答的关键科学问题是:流浪黑洞有多常见?

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相关知识
黑洞是广义相对论预言的特殊天体,由大质量恒星耗尽核燃料后坍缩形成。其引力极强,连光都无法逃逸,因此无法直接观测,需通过周围物质吸积形成的高温盘状结构或引力透镜效应等间接探测。它是宇宙中最神秘的天体之一,持续深化人类对时空本质的认知。
BY: Andrew Paul
FY: AI
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