研究發現一個黑洞在將恆星撕成碎片多年後再次亮起

2018年10月,一顆小恆星被撕成了碎片,當時它徘徊在距離地球6.65億光年的星系中,離一個黑洞很近。雖然這聽起來很令人興奮,但對於那些在掃描夜空時偶爾目睹這些暴力事件的天文學家來說,這一事件並不令人驚訝。

研究發現一個黑洞在將恆星撕成碎片多年後再次亮起

然而在該事件發生近三年後,同一個黑洞再次照亮了天空。科學家們表示,這一點特別奇怪的是,它並沒有吞噬任何新的東西。

“這讓我們完全措手不及–以前沒有人見過這樣的事情,”Yvette Cendes說道。她是分析這一現象的一項新研究的論文第一作者,也是哈佛大學和史密森尼中心(CfA)的研究助理。

雖然研究小組得出結論,黑洞現在正在噴射出以一半光速飛行的物質,但他們不確定為什麼流出的速度被推遲了幾年。10月11日在《Astrophysical Journal》上描述的這一結果可能有助於科學家更好地理解黑洞的進食行為,Cendes將其比作飯後的“打嗝”。

研究小組在重新審視過去幾年發生的潮汐破壞事件(TDE)時發現了這種不尋常的爆發。TDE是指侵佔的恆星被黑洞分解。

研究發現一個黑洞在將恆星撕成碎片多年後再次亮起

來自新墨西哥州甚大天線陣(VLA)的無線電數據顯示,該黑洞在2021年6月神秘地復活了。Cendes和團隊趕忙更仔細地檢查這一事件。

據悉,該研究團隊利用VLA、智利的ALMA天文台、南非的MeerKAT、澳大利亞的澳大利亞望遠鏡緊湊型陣列及太空中的錢德拉X射線天文台和尼爾-蓋爾斯-斯威夫特天文台收集了對TDE(被稱為AT2018hyz)的多波長光的觀測。對TDE的無線電觀測被證明是最引人注目的。

哈佛大學和CfA的天文學教授Edo Berger說道:“我們用射電望遠鏡研究TDE已經有十多年了,我們有時會發現它們在射電波中發光,因為它們在恆星第一次被黑洞吞噬時噴出物質,但在AT2018hyz中,前三年有無線電靜默,現在它戲劇性地亮了起來並成為有史以來觀察到的最有無線電亮度的TDE之一。”他也是這項新研究的論文共同作者。

太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science)博士后研究員、新論文的共同作者Sebastian Gomez表示,2018年,當他第一次使用可見光望遠鏡研究AT2018hyz時,它是不起眼的,包括亞利桑那州的弗雷德-勞倫斯-惠普爾天文台的1.2米望遠鏡。

據悉,Gomez當時正在跟Berger一起撰寫博士論文,他利用理論模型計算出被黑洞撕裂的恆星的質量只有我們太陽的十分之一。

“我們在可見光下監測了AT2018hyz幾個月,直到它逐漸消失,然後把它從我們的腦海中抹去,”Gomez說道。

TDE因其發生時發出光而聞名。當一顆恆星接近黑洞時,引力開始拉長或者說使恆星變形。最終,被拉長的物質圍繞着黑洞旋轉並加熱,從而產生了天文學家可以在數百萬光年外發現的閃光。

一些碎片化的物質偶爾會被甩出並回到太空中。天文學家把它比喻為黑洞是亂七八糟的吃貨–不是所有它們試圖吞噬的東西都能進入它們的嘴裡。

但這種被稱為“外流”的排放物通常在TDE發生后迅速發展–而不是在幾年後。Cendes解說道:“這就像這個黑洞突然開始從它多年前吃掉的恆星中打出一堆物質。”

在這種情況下,打嗝聲是響亮的。

流出的物質的速度達到了光速的50%。Cendes表示,作為比較,大多數TDE的外流速度是光速的10%。“這是我們第一次目睹進料和流出之間有如此長的延遲。下一步是探索這種情況是否真的更有規律地發生,而我們只是在TDE的演化過程中沒有足夠晚地觀察它們。”

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