一顆恒星被黑洞吞噬的最后時(shí)刻
黑洞是采集者,而不是獵手。它們一直在等待,直到有一顆無助的恒星經(jīng)過。當(dāng)這顆恒星足夠接近時(shí),黑洞的引力就會猛烈地將其撕碎,狼吞虎咽地吞噬其氣體,同時(shí)噴出強(qiáng)烈的輻射。天文學(xué)家利用美國宇航局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡,詳細(xì)記錄了一顆恒星被黑洞吞噬的最后時(shí)刻。

這些過程被稱為"潮汐力破壞事件"。但是,這種措辭掩蓋了黑洞遭遇的復(fù)雜、原始的暴力。黑洞的引力將恒星的東西拉進(jìn)來,而輻射則將物質(zhì)吹出去,兩者之間存在著一種平衡。換句話說,黑洞是相當(dāng)不擇手段的吃貨。天文學(xué)家們正在利用哈勃來了解當(dāng)一顆不聽話的恒星墜入引力深淵時(shí)會發(fā)生什么的細(xì)節(jié)。
哈勃無法近距離拍攝AT2022dsb潮汐事件的混亂情況,因?yàn)檫@顆被吞噬的恒星位于ESO 583-G004星系核心的近3億光年之外。但是天文學(xué)家利用哈勃強(qiáng)大的紫外線敏感度來研究來自碎裂恒星的光線,其中包括氫氣、碳和更多其他物質(zhì)。

天文學(xué)家使用各種望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)探測到大約100個(gè)黑洞周圍的潮汐破壞事件。美國宇航局最近報(bào)告說,它的幾個(gè)高能空間觀測站在2021年3月1日發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)黑洞潮汐破壞事件,它發(fā)生在另一個(gè)星系。與哈勃觀測不同的是,數(shù)據(jù)是在黑洞周圍的極熱日冕中收集的,該日冕是在恒星已經(jīng)被撕碎后形成的。
"然而,考慮到觀測時(shí)間,在紫外光下觀察到的潮汐事件仍然非常少。這真的很不幸,因?yàn)槟憧梢詮淖贤饩€光譜中獲得很多信息,"位于馬薩諸塞州劍橋市的哈佛大學(xué)和史密森尼中心(CfA)的艾米莉-恩格爾塔勒說。"我們很興奮,因?yàn)槲覀兛梢缘玫竭@些關(guān)于碎片正在做什么的細(xì)節(jié)。潮汐事件可以告訴我們很多關(guān)于黑洞的信息。這顆注定失敗的恒星狀況的變化是在幾天或幾個(gè)月的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的。"
對于任何一個(gè)中心有一個(gè)靜止的超大質(zhì)量黑洞的星系,估計(jì)每10萬年才會發(fā)生幾次恒星碎裂。
這個(gè)AT2022dsb恒星被撕碎的事件在2022年3月1日首次被全天域超新星自動觀測系統(tǒng)(ASAS-SN或"刺客")捕捉到,該系統(tǒng)是一個(gè)地面望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò),大約每周一次對銀河系外的天空進(jìn)行調(diào)查,以尋找塑造我們宇宙的暴力、可變和短暫的事件。這次高能量的碰撞離地球足夠近,也足夠亮,哈勃天文學(xué)家可以在比正常時(shí)間更長的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行紫外線光譜分析。
"通常情況下,這些事件是很難觀察到的。當(dāng)它真的很亮的時(shí)候,你可能會在破壞的開始得到一些觀察。我們的計(jì)劃是不同的,因?yàn)樗哪康氖窃谝荒陜?nèi)觀察一些潮汐事件,"CfA的Peter Maksym說。"我們很早就看到了這一點(diǎn),我們可以在這些非常強(qiáng)烈的黑洞吸積階段觀察它。我們看到吸積率下降,因?yàn)樗S著時(shí)間的推移變成了涓涓細(xì)流。"
哈勃光譜數(shù)據(jù)被解釋為來自一個(gè)非常明亮的、熱的、甜甜圈形狀的氣體區(qū)域,它曾經(jīng)是這顆恒星。這個(gè)區(qū)域被稱為環(huán)形,有太陽系那么大,圍繞著中間的一個(gè)黑洞旋轉(zhuǎn)。
"我們正在尋找那個(gè)甜甜圈邊緣的某個(gè)地方。我們看到來自黑洞的恒星風(fēng)掠過表面,以每小時(shí)2000萬英里(光速的百分之三)的速度向我們投射過來,"馬克西姆說。"我們真的還在為這個(gè)事件傷腦筋。你撕碎了恒星,然后它的這些物質(zhì)就進(jìn)入了黑洞。所以現(xiàn)在我們有了一些模型,認(rèn)為你知道發(fā)生了什么,加上實(shí)際看到的東西。這對科學(xué)家來說是一個(gè)令人興奮的點(diǎn):就在已知和未知的界限之間。"
2022年1月12日,在華盛頓州西雅圖舉行的美國天文學(xué)會第241次會議的新聞發(fā)布會上報(bào)告了這些結(jié)果。