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模型表明黑洞可以将吞噬的恒星伸展成长的彩带

几乎每个星系的中心都有一个怪物,这个巨大的黑洞比太阳重数百万倍甚至数十亿倍。当它们不断吞噬周围的气体时,它们被称为类星体或活跃的银河核,它们从整个宇宙发出明亮的光芒。但是大多数都处于休眠状态,潜伏了数千年之久,直到恒星过近并被撕成碎片为止。这引发了长达一个月的潮汐破坏事件(TDE),它可以像超新星一样明亮地发光。

直到几年前,天文学家还发现了少数TDE。但是,现在,新一代的大范围调查在开始进行后不久就被更多的人使用,从而对暴力事件和驱使他们的黑洞隐藏人口产生了新的见解。

“我们仍然处于困境之中,试图了解推动这些排放的物理机制,”大学公园分校的马里兰大学的Suvi Gezari说。本月早些时候,在火奴鲁鲁的美国天文学会年会上,Gezari对39种TDE进行了分析:最近几年有22种TDE,在运行Zwicky瞬变装置(ZTF)的前18个月(1.2米)中发现了17种TDE。加利福尼亚的测量望远镜。

在标准TDE图片中,黑洞的引力将即将到来的恒星切成细条状,如意大利面条。黑洞立即吞噬了恒星一半的物质,而其余的则在长形的飘带中逐渐消失。这些迅速退回并沉降到吸积盘中,该吸盘稳定地将物质送入黑洞,其生长非常热,以至于发出大量的X射线。

X射线制图卫星发现了1990年代的第一个TDE。现在,像ZTF这样的光学测量正在捕捉快速变化的事件并捕获可见光的故事细节。他们还警告其他观测站,例如NASA的Swift望远镜,应在紫外线和X射线波长下进行后续观察。

可见光光谱中某些气体的指纹可以揭示出什么样的恒星从黑洞的花胶中掉下来。Gezari和她的同事发现TDE光谱分为三类,主要由氢,氦或混合气体组成。氢可能预示着大型的年轻恒星,而氦事件则可能指向年龄较大的恒星的核心,这些恒星的氢壳被剥夺了-也许是由较早的带有黑洞的刷子所引起的。她说,这些比例揭示了星系中心,离地球很远的恒星总数的某些信息,否则将无法探测到。

如果天文学家可以将光转变为物质被吸入的速度的读数,那么他们也许能够确定黑洞的质量-通常可以通过测量其星系的大小来粗略估计这一点。为此,耶路撒冷希伯来大学的Tsvi Piran说:“为此,我们需要更清楚地了解这一过程的天体物理学。”对于一些TDE,天文学家已经能够通过对太空进行的X射线测量来比较可见光的上升和下降,而且令人费解的是,两者并不匹配。X射线通常不规则地张开,出现较晚或完全不存在。

哈佛-史密森天体物理学中心的凯特•亚历山大说,X射线可能是稳定的,但会被由积压的物质形成的比黑洞大数百倍的气体云所掩盖。“就像黑洞消化不良一样,因为它吃得太快了。” Piran认为,随着团块物质落入黑洞,X射线更有可能突然爆发。无论哪种方式,天文学家都不准备从TDE的光彩中收集黑洞的质量。

理论上确实表明黑洞可能变得太大而无法触发TDE。在质量超过1亿个太阳的上方,黑洞应吞噬整个恒星,而不是将它们靠近时将其撕裂。到目前为止,越来越多的TDE都来自较小的星系,这表明这种限制是真实的。

TDE甚至可以提供一个进入更难以捉摸的黑洞特征的窗口:其旋转。麻省理工学院的Dheeraj Pasham研究了在半规则搏动中脉动的三种TDE的软X射线发射。他说,从较小的,恒星质量的黑洞中观察到了类似的更高频率的节拍,他怀疑脉冲反映了黑洞的自旋。对此属性的约束可能有助于解决一个持久的谜团:是否会通过在其生命周期内缓慢地吸收恒星物质(预期会产生快速自旋的过程)或通过与其他银河系核心的巨大黑洞合并而形成巨大的黑洞?以较慢的速度旋转。对许多TDE进行X射线检查可以发现哪个过程占主导地位。

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