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遙遠的星系之外,一頭沉睡已久的黑洞,它已經甦醒了

沒有什麽比吃了一晚辛辣食物後的早晨,更糟糕的事情了:從某種意義上來說,逝世總是比誕生更加宏偉,一個剛吞噬掉熾熱恆星的超大質量黑洞比任何事物都清楚這個道理。研究人員發表在《Science》雜誌中的一篇論文裡展示了一張圖像,引力的源頭是一個暗核,它看起來異常貪婪,從中發出的熱噴流讓人驚歎。

圖解:照片由泰雅戈•雅絲敏於2018年6月15日提供,存檔於《Science》美國宇航局&空間科學

團隊成員在文章中提到,2005年時,天文學家接收到1.5億光年之外的星系——Arp299發出的大量紅外線和無線電波。自那時開始,他們就一直在收集相關數據來繪製潮汐瓦解事件(一個極具科幻色彩的名字來形容黑洞野蠻享用恆星大餐的現象)的壯麗景象。團隊人員利用十幾年來收集的寶貴數據,成功地繪製出了這位“暴食者”的肖像,以便更好發現爆炸的源頭。結果表明,熱噴流的電磁信號(相對論性噴流)是從Arp299中心超大質量黑洞發出的。

Arp299實際上是由兩個星系構成(Arp299A和Arp299B是一對孿生惡魔兄弟),但這倆星系正在合並。星系Arp299B核心黑洞在融合過程中變得不穩定,吸收了一個質量是太陽兩倍的自家恆星。但這僅僅是個“開胃菜”,該黑洞質量是太陽的2億倍。一股夾雜著恆星碎片的炙熱激流從黑洞裡噴湧而出,最終被地球上的望遠鏡所觀測到。

Arp299A(左)正在與自己的孿生兄弟Arp299B (右)融合。在它們的連接點處,Arp299B的黑洞正在飽食恆星殘骸。

因為潮汐力瓦解事件非常罕見,所以科學家們對該現象的研究還處於起步階段。幸運的是,科學家們構建了一個計算機模型。該模型結合數據展示了黑洞吸收恆星的整個過程,上一篇刊登在《Inverse》的文章借助下圖解釋了該現象:

圖解:這張圖顯示了恆星(由橙紅色的碎片流表示)被吸入黑洞時的實際情況

黑洞強大的引力使得恆星逐漸瓦解分裂,散落的碎片形成一個盤狀結構,稱為“吸積盤”。黑洞會吃光所有恆星的碎片(橙黃漸變色的細長部分),一旦碎片殘骸落入黑洞,會被拉成“意大利面條”(潮汐力將碎片垂直拉伸、水準壓縮成面條狀的原子流)然後被黑洞吸收殆盡。

有趣的是:黑洞也是會吃撐的,一些恆星碎片在黑洞口徘徊,就像胡須上(圓盤較厚部分)沾了麵包屑一樣。這些恆星碎片對於地面科研工作者觀測和研究來說非常重要。吸積過程會釋放大量能量,使得碎片迅速升溫,拋射出光線和異塵餘生(在圖中以雙箭頭表示),並被地球上的研究人員所探測到。

在上一次的採訪中,哥本哈根大學天體物理學家戴立新博士(論文第一作者)談到,當黑洞吞噬恆星後,以黑洞中心為原點,一束接近光速的高能粒子流會順著圓盤極軸噴射而出。從Arp299B中心黑洞發出的噴射流,正是科學家們在一開始就能對潮汐瓦解事件進行成像的原因之一。

圖解:約翰霍普金斯大學科學家在2015年發布的一份報告中寫道:只有極少數的潮汐瓦解事件能夠被觀測到。

圖爾庫大學天體物理學家塞波•馬提拉博士是這篇論文的合著者,博士在一份申明中解釋到,他們自2005年開始對Arp299發出的信號進行探測,該信號在紅外線和射電波段特別強烈但在可見光和X射線波段則不強。他認為信號來自於噴流,以如此特定波長出現的原因在於星系核心碰撞產生的塵埃吸收了X射線和可見光,然後以紅外線形式重新異塵餘生。天體物理學家們尋找這些黑洞只需要關注紅外線和射電波段就行了。

儘管潮汐瓦解事件一度被認為是罕見的,但是以往的發現極大地鼓舞了馬提拉博士和同事們。他們認為在那裡可能有更多饑餓的“恆星殺手”,吞噬炙熱的恆星並付出代價。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. inverse- Yasmin Tayag- ShiRorO碳碳

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