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    当恒星被黑洞吞噬时,潮汐力会将其撕碎,产生明亮的辐射耀斑

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      当一颗恒星被一个超大质量黑洞捕获吞噬时,潮汐力会将其撕碎,当恒星的物质落入黑洞时,会产生明亮的辐射耀斑。天文学家研究这些“潮汐扰动事件”(TDEs)发出的光,以寻找潜伏在星系中心超大质量黑洞进食行为的线索。由加州大学圣克鲁斯分校天文学家领导的新“潮汐扰动事件”观测,现在提供了明确的证据:表明来自恒星的碎片在黑洞周围形成了一个旋转圆盘,称为吸积盘。

      当恒星被黑洞吞噬时,潮汐力会将其撕碎,产生明亮的辐射耀斑

      加州大学圣克鲁斯分校(UC Santa Cruz)博士后研究员、第一作者蒂亚拉·洪(Tiara Hung)表示:理论家们一直在争论,在潮汐破坏事件期间,吸积盘是否能有效地形成,其研究发现发表在《天体物理学》期刊上,有助于解决这个问题。在经典理论中,“潮汐扰动事件”耀斑是由一个吸积盘提供动力的,从内部区域产生X射线,在那里热气体螺旋进入黑洞。

      当恒星被黑洞吞噬时,潮汐力会将其撕碎,产生明亮的辐射耀斑

      但对于大多数热释光探测器来说,我们看不到X射线(主要在紫外和光学波长发光)所以有人认为,我们看到的不是圆盘,而是恒星碎片流碰撞产生的辐射。合著者加州大学圣克鲁斯分校天文学和天体物理学教授Enrico Ramirez-Ruiz和香港大学Jane Dai开发了一个理论模型,该模型可以解释为什么尽管形成了吸积盘,“潮汐扰动事件”中通常没有观察到X射线,新观测结果为这一模型提供了强有力的支持。

      有说服力的证据

      这是第一次确凿地证实,即使没有看到X射线,也会在这些事件中形成吸积盘。靠近黑洞的区域被一股光学厚风遮挡住了,所以我们看不到x射线发射,但确实看到了一个延伸的椭圆盘发出的光学光。吸积盘的证据来自光谱观测,合著者、加州大学洛杉矶分校天文学和天体物理学助理教授瑞安·福利(Ryan Foley)和团队在由全天超新星自动化勘测(ASAS-SN)首次探测到TDE(名为AT 2018hyz)后,开始监测TDE。

      当恒星被黑洞吞噬时,潮汐力会将其撕碎,产生明亮的辐射耀斑

      后来并在加州大学利克天文台用3米高的谢恩望远镜,观测“潮汐扰动事件”(TDE)时注意到了一种不同寻常的光谱。脱颖而出的是氢线(氢气的排放)它的轮廓是双峰的,这与此前的任何其他TDE都不同。光谱中的双峰是多普勒效应造成,多普勒效应改变了运动物体发出光的频率。在围绕黑洞旋转的吸积盘中,以一定的角度观察,一些物质会向观察者移动,所以它发出的光会移动到更高频率,而一些物质会离开观察者,它的光会移动到更低的频率。

      当恒星被黑洞吞噬时,潮汐力会将其撕碎,产生明亮的辐射耀斑

      这与赛道上的汽车声音相同,当汽车朝你驶来时,它的音调会从高音变为低音,而当它驶过并开始远离你时,音调就会变得更低。如果你坐在看台上,一个转弯的汽车都朝你移动,另一个转弯的汽车则远离你。在吸积盘中,气体以类似的方式绕着黑洞运动,这就是光谱中出现两个峰值的原因。在接下来的几个月里,研究小组继续收集数据,用几个望远镜观察TDE随着时间的推移而演变。

      当恒星被黑洞吞噬时,潮汐力会将其撕碎,产生明亮的辐射耀斑

      在恒星被破坏后的几周内,吸积盘形成发生得相对较快。这一发现表明,尽管双峰发射很少见,但在光学检测到的TDEs中,吸积盘形成可能是常见的,这取决于吸积盘相对于观察者的倾斜度等因素。模拟显示,所观察到的东西对倾角非常敏感。有一个更好的方向可以看到这些双峰特征,有一个不同的方向可以看到X射线发射。对多波长后续观测的分析,包括光度和光谱数据,为这些不寻常的事件提供了前所未有的洞察。

      当恒星被黑洞吞噬时,潮汐力会将其撕碎,产生明亮的辐射耀斑

      博科园|研究/来自:加州大学圣克鲁斯分校

      参考期刊《arXiv》《天体物理学》

      Cite: arXiv:2003.09427

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