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    遥远能量喷发是黑洞摧毁恒星的结果

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      爱因斯坦

      天文学家第一次直接成像了高速喷射的物质的形成和膨胀,当一个超大质量黑洞的强大引力撕裂了一颗离宇宙怪兽太近的恒星。科学家们利用射电和红外望远镜,包括美国国家科学基金会(National Science Foundation)的超长基线阵列(VLBA),在一对名为Arp 299的碰撞星系中追踪了这一事件,该星系距离地球近1.5亿光年。在其中一个星系的核心,一个比太阳质量大2000万倍的黑洞撕裂了一颗比太阳质量大两倍的恒星,引发了一系列事件,揭示了这场猛烈碰撞的重要细节。只有少数这样的恒星死亡,称为潮汐中断事件或TDEs,已经被发现,尽管科学家推测它们可能是更常见的现象。

      遥远能量喷发是黑洞摧毁恒星的结果

      艺术潮汐扰动事件(TDE)的概念图,当一颗恒星致命地经过一个超大质量黑洞时,该黑洞通过发射相对论性的喷射产生反应。图片:Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

      理论家们认为,从这颗注定要毁灭的恒星上拉出来的物质,会在黑洞周围形成一个旋转的圆盘,释放出强烈的x射线和可见光,还会以接近光速的速度向外发射物质喷流。西班牙格拉纳达安达卢西亚天体物理研究所的Miguel Perez-Torres说:我们以前从来没有能够直接观察到这些事件中的一个的形成和演变。第一个迹象出现在2005年1月30日,当天文学家使用位于加那利群岛的威廉·赫歇尔望远镜时,发现了一个明亮的红外辐射爆发,来自于Arp 299中的一个碰撞星系的核。2005年7月17日,VLBA揭示了来自同一地点的一个新的、独特的无线电发射源。芬兰图尔库大学的Seppo Mattila说:随着时间的推移,新物体在红外和射电波长上保持明亮,但在可见光和x射线中却不亮。

      最可能的解释是,银河系中心附近厚厚的星际气体和尘埃吸收了x射线和可见光,然后以红外线的形式重新辐射出去,研究人员使用了位于加那利群岛的北欧光学望远镜和美国宇航局的斯皮策太空望远镜跟踪该物体的红外发射。对VLBA、欧洲VLBI网络(EVN)和其他射电望远镜进行了近10年的持续观测,显示出射电发射源朝一个方向扩展,正如人们所预期的那样。测量的膨胀表明,射流中的物质的运动速度平均是光速的四分之一。幸运的是,无线电波并没有被银河系的核心所吸收,而是通过它到达了地球。

      这些观测使用了多个相距数千英里的射电望远镜天线,以获得探测如此遥远的物体的膨胀所需的分辨能力,或观察细节的能力。这个病人多年来收集的数据为科学家们提供了飞机的证据。大多数星系都有超大质量的黑洞,它们的核心是太阳质量的数百万到数十亿倍。在黑洞中,质量是如此的集中以至于它的引力是如此的强大以至于连光都无法逃脱。当这些超大质量的黑洞正积极地从它们的周围吸收物质时,这些物质就会在黑洞周围形成一个旋转的圆盘,高速喷射的粒子就会向外发射。这是在射电星系和类星体中看到的现象。

      然而大多数时候,超大质量黑洞并没有主动吞噬任何东西,所以它们处于一种安静的状态潮汐扰动事件可以为我们提供一个独特的机会,来增进我们对这些强大物体的周边地区喷气流的形成和演化的理解。由于尘埃吸收了所有可见光,这一特殊的潮汐扰动事件可能只是冰山一角,而在此之前,这些尘埃一直是隐藏的人口。”“通过使用红外和射电望远镜寻找这些事件,我们可能会发现更多,并从中学习,。这类事件在遥远的宇宙中可能更为常见,因此研究它们可能有助于科学家了解数十亿年前星系发展的环境。

      科学家们说,这一发现令人惊讶。最初的红外线爆发是一个项目的一部分,该项目试图检测超新星爆炸在这样的碰撞对星系。Arp 299见证了无数的恒星爆炸,被称为“超新星工厂”。这个新物体最初被认为是超新星爆炸。直到2011年,也就是发现六年后,放射部分才开始显示出伸长。随后的监测显示,这种膨胀正在增长,证实了科学家们看到的是一种喷射,而不是一颗超新星。Mattila和Perez-Torres在Arp 299的观察中领导了来自世界各地26个机构的36名科学家组成的团队,在《科学》上发表了他们的发现。

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