黑洞三年沒吃飯卻以50%光速吐了 哈佛天文學家迎來一生最偉大的發現

沉寂三年的黑洞,再次點亮夜空。大量天文台齊刷刷把望遠鏡對準它,然後……科學家們就都蒙圈了。上次它被觀測到是因為吞噬了一顆恆星,這一次居然是它時隔三年又“吐”了:大量恆星物質以50%光速噴涌而出,成為史上觀測到最亮的黑洞噴射事件之一。

黑洞三年沒吃飯卻以50%光速吐了 哈佛天文學家迎來一生最偉大的發現

示意圖

來自哈佛-史密森天體物理中心的Yvette Cendes是最早觀測到這個事件的人之一。

她說“從來沒有人沒見過這種情況”,並認為這將幫助人類進一步解開黑洞身上的更多秘密。

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與以往相比,這次事件有兩點不尋常之處

首先,黑洞通常是“吃不下的馬上就吐”,延遲幾年的情況就像飯後很久突然打了個嗝。

其次,以往黑洞向外噴射物質的速度也就10%光速,這次速度卻是足足5倍。

Cendes在論文發布的時候激動地寫到:

這是我一生中最偉大的發現。

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黑洞飯後打嗝

黑洞撕碎一顆靠得太近的恆星稱為潮汐破壞事件(Tidal Disruption Event,TDE)。

相當於黑洞把恆星撕成一根麵條狀,越過視界的物質包括光都會被吞噬。

剩餘的有一部分會在黑洞周圍旋轉形成吸積盤(Accretion Disk),發出強大X射線和可見光組成的耀斑。

還有一部分則會被猛烈噴射而出。

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△模擬演示

2018年10月,距離地球6.65億光年的地方,Cendes的團隊觀測到一起TDE事件,命名為AT2018hyz

好幾個射電望遠鏡花了好幾個月時間觀察,卻只觀察到耀斑,並沒有噴射。

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射電望遠鏡的使用時間很寶貴,研究團隊無法在它身上投入太多,只得轉移到別的目標。

直到2021年6月,團隊終於有時間去重新檢查這幾年來觀測到的TDE。

他們驚訝的發現AT2018hyz又亮了,而且是在5GHz有1.4 mJy射電通量密度,用通俗的話說就是“賊特喵的亮”

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有了這個發現,團隊開始瘋狂為這個項目申請更多觀測時間,請求南半球的澳大利亞智利南非等天文台,以及NASA的錢德拉X射線天文台加入。

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分析了大量數據后,研究團隊對這次TDE事件有了更多了解。

比如三年前被吞噬的恆星質量大約是太陽的1/10,以及這次噴射最早可能從2020年11月開始,也就是吞噬的第750天左右。

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但就是無法解釋一個問題——

為什麼延遲這麼久?

總的來說,團隊提出過3個猜想,卻幾乎都被觀測數據和計算模擬一一否定。

首先一個容易想到的思路是密度的突然變化

但數據支撐不起這個說法,AT2018hyz無論吸積盤的密度還是噴射流的密度在黑洞中都算低的。

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第二個思路,會不會更早的噴射方向並不指向地球,所以沒有被看到?

根據亮度增加的速度計算也不太可能,這種猜想也被否定。

第三個思路,會不會其實存在兩股噴射流,以奇怪的方式相互作用?

這部分的計算比較複雜,放在了論文的附錄部分。大致結論是這種情況可能存在,但還是解釋不了噴射流在數百天時間尺度上快速演變的問題。

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最後Cendes只能想到另一種可能,也就是X射線雙星

當一顆早期恆星與另一顆緻密的中子星或黑洞距離很近時,物質會持續的流動過去,發出大量X射線。

不過這種現象以前只在較小的黑洞上觀察到過,像AT2018hyz這樣的超大質量黑洞還缺乏相關證據。

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總而言之,關於黑洞這次為啥隔了這麼久才噴出恆星物質,研究者表示還不能確定

在論文的最後,研究團隊表示他們還將繼續觀測下去。

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除了搞清楚AT2018hyz發生的原因以外,也在研究類似的現象是否更為普遍,另一篇系統性分析更多TDE事件的論文也在準備中了。

論文地址:

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac88d0

參考鏈接:

[1]https://www.cfa.harvard.edu/news/weve-never-seen-anything-black-hole-spews-out-material-years-after-shredding-star

[2]https://twitter.com/whereisyvette/status/1542526740140101632

[3]https://www.youtube.com/watch?v=AKCp-1OGGP4

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