在我們的銀河系中心有一個被稱為人馬座a的超大品質黑洞(SMBH)。 天文學家通過不斷的觀測發現, 這個黑洞的直徑為4400萬公里(2734萬英里), 估計品質為431萬倍太陽品質。 有時, 一顆恒星會在一個被稱為“潮汐破壞事件”(TDE)的暴力過程中徘徊得太近被撕裂。
超品質黑洞附近的恒星特寫概念圖。 圖片:ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesser
這些事件導致了明亮輻射耀斑的釋放, 這讓天文學家知道一顆恒星已經被吞噬。 不幸的是, 幾十年來, 天文學家一直無法將這些事件與其他星系現象區分開來。 但是多虧了國際天體物理學家團隊的一項新研究, 天文學家現在有了一個統一模型來解釋最近對這些極端事件的觀測。
這項研究最近發表在《天體物理學雜誌快報》上, 標題為“潮汐破裂事件的統一模型”, 由物理學家Jane Lixin Dai博士領導, 他是Niels Bohr研究所的黑暗宇宙學中心的物理學家。 馬里蘭大學聯合空間科學研究所和加利福尼亞大學聖克魯斯分校(UCSC)的成員也參加了她的活動。
銀河系中心特大品質黑洞的圖解。 圖片:NRAO/AUI/NSF
他是哥本哈根大學的尼爾斯·玻爾教授, 也是該論文的合著者, 他在UCSC的新聞發佈會上解釋說:只有在最近十年左右的時間裡, 我們才能把潮汐破壞事件(TDEs)和其他星系現象區分開來, 新的模型將為我們提供理解這些罕見事件的基本框架。 在大多數星系中, 大品質黑洞(SMBHs)不主動消耗任何物質,
因此, 潮汐擾動事件非常罕見, 在一個典型的星系中, 每1萬年隻發生一次。 然而, 當一顆恒星被撕裂時, 它會釋放出大量的輻射。 戴博士解釋說:有趣的是, 在如此極端的條件下, 物質是如何進入黑洞的。 當黑洞吞噬恒星氣體時, 大量的輻射被釋放出來。 輻射是我們可以觀察到的, 利用它可以瞭解物理學並計算黑洞的性質, 這使得尋找潮汐擾動事件變得非常有趣。
從潮汐擾動事件的插圖顯示在橫截面上, 當來自被擾動的恒星的物質被黑洞吞噬時會發生什麼。 圖片:Jane Lixin Dai
使用廣域光學和紫外線瞬變測量以及x射線望遠鏡在過去的幾年裡,
因此, 理論家們一直在努力理解觀測到的各種屬性, 並創建一個能夠解釋所有這些屬性的連貫模型。 為了建立他們的模型, 戴博士和她的同事結合了廣義相對論、磁場、輻射和氣體流體力學的元素。 該團隊還依靠最先進的計算工具和一些新近獲得的大型電腦集群, 這些大型電腦集群是由美國國家科學基金會和美國國家航空航天局(NASA)的Jens Hjorth(黑暗宇宙學中心負責人)資助。
通過這個模型, 研究小組得出結論,
大型全景測量望遠鏡的概念圖, 圖片:lsst
在未來幾年中, 一些計畫中的調查專案預計將提供更多關於TDEs的資料, 這將有助於擴大對這種現象的研究領域。 其中包括年輕的超新星實驗(YSE)瞬變觀測, 由尼爾斯·玻爾研究所(Niels Bohr Institute)和加州大學聖克魯斯分校(UC Santa Cruz)的黑暗宇宙學中心(DARK Cosmology Center)領導, 以及在智利建造的大型天氣觀測望遠鏡(LSST)。
這個新模型展示了天文學家從不同角度觀察潮汐破壞事件(TDEs)時所能看到的東西, 並將使他們能夠將不同的事件整合到一個連貫的框架中。 將在幾年內觀測到成百上千的潮汐擾動事件。 這將給我們提供許多‘實驗室’來測試我們的模型, 並利用它來瞭解更多關於黑洞的資訊。 對黑洞如何偶爾吞噬恒星的進一步瞭解也將為廣義相對論、引力波研究提供額外的測試, 並幫助天文學家瞭解更多關於星系演化的資訊。
博科園-科學科普|文:Matt Williams|來自:Universe Today|參考:UCSC, Astrophysical Journal Letters