天文学家观测到最遥远的黑洞吞噬了一颗恒星

天文学家观测到最遥远的黑洞吞噬了一颗恒星这幅艺术家的作品展示了当一颗恒星过于接近黑洞时可能出现的情况，在那里，恒星被黑洞的强大引力挤压。一些恒星的物质被拉入并围绕着黑洞旋转，形成了这张图片中可以看到的圆盘。在罕见的情况下，物质和辐射的喷流会从黑洞的两极射出。在AT2022cmc事件中，包括VLT在内的各种望远镜都探测到了喷流的证据，并确定这是此类事件中最遥远的例子。资料来源：ESO/M.Kornmesser英国莱斯特大学的NialTanvir说："我们只见过少数这种喷射式TDE，它们仍然是非常奇特和不为人知的事件，因此，天文学家们正在不断地寻找这些极端事件，以了解喷流究竟是如何产生的，以及为什么只有如此小部分的TDE会产生喷流。"作为这一探索的一部分，许多望远镜，包括美国的兹威基瞬变设施（ZTF）反复勘察天空，寻找短暂的、往往是极端的事件的迹象，然后可以由欧洲航天局在智利的VLT等望远镜进行更详细的研究。美国马里兰大学的天文学家IgorAndreoni解释说，他与明尼苏达大学的MichaelCoughlin共同领导了今天发表在《自然》杂志上的论文，"我们开发了一个开源的数据管道来存储和挖掘来自ZTF调查的重要信息，并实时提醒我们有关非典型事件。"艺术家对一颗恒星的物质如何落向一个遥远星系中心的黑洞，产生物质和辐射喷流的印象。由于喷流几乎指向我们，这个被称为AT2022cmc的事件可以首次从地球上用光学望远镜发现。资料来源：ESO/M.Kornmesser去年2月，ZTF探测到一个新的可见光源。这个事件被命名为AT2022cmc，让人联想到伽马射线暴-宇宙中最强大的光源。目睹这一罕见现象的前景促使天文学家启动了全球各地的几台望远镜，以更详细地观察这一神秘的光源。这其中包括欧空局的VLT，它用X-shooter仪器迅速观测到了这个新事件。VLT的数据将该光源置于这些事件的一个前所未有的距离：从AT2022cmc产生的光开始其旅程时，宇宙的年龄约为目前的三分之一。从高能伽马射线到无线电波，各种各样的光被世界各地的21台望远镜所收集。研究小组将这些数据与不同种类的已知事件进行了比较，从塌缩的恒星到千新星。但是唯一符合数据的情况是一个罕见的喷射型TDE指向我们。丹麦DTUSpace的天文学家、这项研究的共同作者GiorgosLeloudas解释说："由于相对论喷流指向我们，它使得这个事件比其他情况下出现的要亮得多，而且在更广泛的电磁波谱范围内可见。"VLT的距离测量发现AT2022cmc是迄今为止发现的最遥远的TDE，但这并不是这个天体唯一的破纪录之处。英国利物浦约翰摩尔斯大学的天文学家、该研究的共同作者丹尼尔-珀利说："到目前为止，已知的少量喷射型TDE最初是用高能伽马射线和X射线望远镜探测到的，但这是在光学探测中首次发现的。这展示了一种探测喷射型TDE的新方法，允许进一步研究这些罕见的事件和探测黑洞周围的极端环境。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338511.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338511.htm

揭开神秘的面纱：超大质量黑洞是如何变得如此巨大的？

揭开神秘的面纱：超大质量黑洞是如何变得如此巨大的？研究人员结合X射线勘测和超级计算机模拟，追踪了120亿年的宇宙黑洞成长过程。他们的研究结果表明，黑洞的增长主要是由吸积驱动的，而兼并则起次要作用，尤其是在宇宙早期。这些发现有助于解释黑洞在宇宙年轻阶段的快速增长。超大质量黑洞是如何获得超大质量的？通过将最前沿的X射线观测与最先进的超级计算机模拟相结合，研究人员对星系中心发现的超大质量黑洞的成长过程进行了迄今为止最好的建模。利用这种混合方法，宾夕法尼亚州立大学天文学家领导的研究小组得出了黑洞在120亿年中生长的完整图景，从宇宙诞生之初的大约18亿年到现在的138亿年。这项研究包括两篇论文，一篇发表在2024年4月的《天体物理学杂志》上，另一篇尚未发表，将提交给同一杂志。研究成果将在6月9日至6月13日在威斯康星州麦迪逊市莫诺纳露台会议中心举行的美国天文学会第244届会议上公布。该成果在新闻发布会上进行了专题介绍，新闻发布会进行了现场直播，现在就可以观看：论文第一作者、宾夕法尼亚州立大学研究生邹凡（音译）说："星系中心的超大质量黑洞的质量是太阳质量的数百万到数十亿倍。它们是如何变成这样的怪物的？这是天文学家几十年来一直在研究的问题，但一直难以可靠地追踪黑洞生长的所有方式。"超大质量黑洞主要通过两种途径生长。它们消耗宿主星系中的冷气体--这个过程被称为吸积--当星系碰撞时，它们会与其他超大质量黑洞合并。"在吞噬宿主星系气体的过程中，黑洞会放射出强烈的X射线，这是追踪黑洞吸积增长的关键，"研究小组负责人、宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学埃伯利家族讲座教授兼物理学教授W.NielBrandt说。"我们利用有史以来发射到太空的三个最强大的X射线设施20多年来积累的X射线巡天数据测量了吸积驱动的增长。"研究小组使用了来自美国宇航局钱德拉X射线天文台、欧洲航天局的X射线多镜任务-牛顿（XMM-Newton）和马克斯-普朗克地外物理研究所的eROSITA望远镜的补充数据。总共测量了包含8000多个快速增长黑洞的130万个星系样本中的吸积驱动增长。研究人员将迄今为止发射到太空的最强大X射线设施的X射线观测结果与超级计算机模拟的星系在宇宙历史中的堆积过程相结合，为星系中心发现的超大质量黑洞的生长提供了迄今为止最好的模型。左侧是结合X射线（蓝色）和光学（红、绿、蓝）观测结果的图像，右侧是利用IllustrisTNG进行宇宙学模拟后得到的模拟气体柱密度。观测到的X射线辐射主要来自吸积超大质量黑洞，如插图所示。图中短边的长度与天空中满月的表面大小相同。资料来源：F.Zou(PennState)etal：观测：XMM-SERVS协作组；模拟：TNG协作组；插图：XMM-SERVS协作组：插图：NahksTrEhnl（宾夕法尼亚州立大学）Zou说："我们样本中的所有星系和黑洞在多个波长上都有非常好的特征，在红外、光学、紫外和X射线波段都有极好的测量。数据显示，在所有宇宙纪元，质量更大的星系通过吸积黑洞的速度更快。凭借高质量的数据，我们能够比过去的研究更好地量化这一重要现象。"超大质量黑洞增长的第二种方式是通过合并，即两个超大质量黑洞碰撞并合并在一起，形成一个质量更大的黑洞。为了追踪合并后的增长，研究小组使用了IllustrisTNG，这是一套超级计算机模拟，模拟了从宇宙大爆炸后不久到现在的星系形成、演化和合并过程。Brandt说："在我们的混合方法中，我们将观测到的吸积增长与模拟的合并增长结合起来，重现了超大质量黑洞的增长历史。我们相信，通过这种新方法，我们已经绘制出了迄今为止最真实的超大质量黑洞成长图景。"研究人员发现，在大多数情况下，吸积主导了黑洞的增长。合并起了显著的辅助作用，尤其是在过去50亿年的宇宙时间里，对于最大规模的黑洞而言。总的来说，在宇宙年轻的时候，所有质量的超大质量黑洞的增长速度都要快得多。正因为如此，到70亿年前，超大质量黑洞的总数几乎已经定型，而在宇宙早期，许多新的黑洞还在不断涌现。"通过我们的方法，我们可以追踪局域宇宙中的中心黑洞最有可能是如何随着宇宙时间的推移而增长的，"Zou说。"举例来说，我们考虑了银河系中心超大质量黑洞的成长过程，它的质量为400万太阳质量。我们的研究结果表明，我们银河系的黑洞很可能是在宇宙时间相对较晚的时候才成长起来的。"编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435743.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435743.htm

据报道，2018年的10月，一颗距离地球约6.65亿光年的一颗小恒星由于距离一个黑洞太近而被撕成碎片，并被黑洞吞噬，随后陷入了平

据报道，2018年的10月，一颗距离地球约6.65亿光年的一颗小恒星由于距离一个黑洞太近而被撕成碎片，并被黑洞吞噬，随后陷入了平静。然而三年后，同一个黑洞再次照亮了星空，这件事却让天文学家有点吃惊，因为它当时没有吞噬任何新的东西。近日《科学》杂志上收录了一项关于此事件的最新研究，由美国哈佛-史密松森天体物理中心领导的一个研究小组得出结论，这个黑洞在吞噬小恒星时隔多年后，正在以一半的光速喷射出一些物质，犹如人吃完饭后会打嗝一样，但目前还不清楚背后的真相，研究团队表示他们还将继续观测下去。频道投稿:@ZaihuaBot订阅频道:@TestFlightCN

黑洞暴力撕裂一颗恒星 释放出罕见的发光物质流

黑洞暴力撕裂一颗恒星释放出罕见的发光物质流潮汐破坏事件（TDE）的插图斯温伯恩大学教授杰夫-库克（JeffCooke）也是ARC卓越引力波发现中心（OzGrav）的首席研究员，他是该研究小组的关键成员。Cooke教授说："被黑洞的引力潮汐力真正撕碎的恒星帮助我们更好地了解宇宙中存在的东西。这些观察帮助我们探索地球上无法创造的极端物理学和能量。"当一颗恒星离超大质量黑洞太近时，这颗恒星会被潮汐力猛烈地撕碎，碎片被卷入黑洞的轨道，最终被黑洞完全吞噬。在极其罕见的情况下--只有大约百分之一的时间--这些所谓的潮汐破坏事件（TDE）也会发射出几乎以光速移动的发光物质喷流。这项工作的共同主要作者，马里兰大学的IgorAndreoni博士和明尼苏达大学的MichaelCoughlin助理教授，以及一个国际团队，观察到了有史以来最明亮的TDE之一。他们测量到它在85亿光年之外，或者说在可观测宇宙的一半以上。这个事件被正式命名为"AT2022cmc"，据信它位于一个星系的中心，而这个星系由于过远和过暗目前还不可见。未来的空间观测可能会在AT2022cmc最终消逝时揭开星系的面纱。为什么有些TDE会发射喷气，而其他TDE似乎没有，这仍然是一个谜。从他们的观测中，研究人员得出结论，与AT2022cmc和其他类似喷射的TDE相关的黑洞可能正在快速旋转。这表明，快速的黑洞旋转可能是喷流发射的一个必要因素--这一想法使研究人员更接近于理解这些位于宇宙外围的神秘物体。超过20台在各种波长下运行的望远镜是这项研究的一部分。这些望远镜包括最初发现该天体的加州兹威基瞬变设施、太空和国际空间站的X射线望远镜、澳大利亚、美国、印度和法国阿尔卑斯山的射电/毫米望远镜，以及智利、加那利群岛和美国的光学/红外望远镜，包括夏威夷的W.M.凯克天文台。斯威本大学博士后研究员JielaiZhang是这项研究的共同作者，他说国际合作对这项发现至关重要。"尽管夜空可能看起来很宁静，但望远镜显示，宇宙中充满了神秘的、爆炸性的、转瞬即逝的事件等待着我们去发现。通过OzGrav和斯威本大学的国际研究合作，我们很自豪能够做出像这样有意义的发现，"她说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339325.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339325.htm

天体物理学家寻找第二近的超大质量黑洞 是太阳质量的300万倍

天体物理学家寻找第二近的超大质量黑洞是太阳质量的300万倍这个超大质量黑洞被标记为狮子座I*，这个是由独立的天文学家团队在2021年底首次提出的。该团队注意到恒星在接近星系中心时运行速度加快--这是黑洞的证据--但直接对黑洞的发射成像是不可能的。现在，CfA天体物理学家FabioPacucci和AviLoeb提出了一种验证超大质量黑洞存在的新方法。他们的工作被描述在最近发表在《天体物理学杂志》上的一项研究中。超微弱的银河系伴侣星系狮子座I出现在著名的亮星轩辕十四的右边，显示为一个微弱的斑块。资料来源：ScottAnttilaAnttlerApJLetters研究的主要作者FabioPacucci说："黑洞是非常难以捉摸的物体，有时它们喜欢和我们玩捉迷藏。光线无法逃离它们的事件视界，但是它们周围的环境可以非常明亮--如果有足够的物质落入它们的引力井。但是，如果一个黑洞没有增殖质量，就不会发出任何光，并且变得无法用我们的望远镜找到。"这就是狮子座I*面临的挑战--一个矮小的星系，没有可用来增殖的气体，以至于它经常被描述为"化石"。那么，我们应该放弃观察它的任何希望吗？天文学家们说也许不是。Pacucci解释说："在我们的研究中，从黑洞周围游荡的恒星中损失的少量质量可以提供观察它所需的增殖率。老恒星变得非常大，而且是红色的--我们称它们为红巨星。红巨星通常有强大的风，将其质量的一部分带到环境中。狮子座I*周围的空间似乎包含了足够多的这些古老的恒星，使它可以被观测到。"该研究的共同作者AviLoeb说："观测狮子座I*的行动可能是突破性的。它将是继我们银河系中心的超大质量黑洞之后第二近的黑洞，其质量非常相似，但其所在的星系质量比银河系小一千倍。这一事实挑战了我们对星系及其中心超大质量黑洞如何共同演化的所有了解。这样一个超大的婴儿是如何从一个苗条的父母身上诞生的？"持续几十年的研究表明，大多数大质量星系的中心都有一个超大质量的黑洞，而黑洞的质量是其周围球状恒星总质量的十分之一。"在狮子座I的状态下，我们会期待一个小得多的黑洞。相反，狮子座I似乎包含一个质量为太阳几百万倍的黑洞，与银河系所承载的黑洞类似。这是令人激动的，因为当意外发生时，科学通常会取得最大的进展。"那么，我们什么时候可以期待一个黑洞的图像？"我们还没有到那一步，"Pacucci说。"狮子座I*正在玩捉迷藏，但它发出的辐射太多，无法长期保持不被发现。"该团队已经在太空中的钱德拉X射线天文台和新墨西哥州的甚大阵射电望远镜上获得了望远镜时间，目前正在分析新数据。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336001.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336001.htm

一颗在黑洞边游走的恒星：新发现揭示了宇宙中最极端的环境之一

一颗在黑洞边游走的恒星：新发现揭示了宇宙中最极端的环境之一恒星被超大质量黑洞摧毁并激发出明亮的吸积焰的过程被称为潮汐破坏事件（TDE）。这些事件被认为在任何给定的星系中大约每10000到100000年发生一次。吸积事件的亮度在短时间内（几个月到几年）超过了整个星系（即比我们的太阳亮几十亿倍），使天体物理学家能够从宇宙学距离上研究超大质量黑洞（SMBHs），为了解其他静止或休眠星系的中心区域提供一个窗口。通过探测这些"强引力"事件，爱因斯坦的广义相对论对于确定物质的行为方式至关重要，TDEs产生了关于宇宙中最极端环境之一的信息：黑洞的事件视界--不归点。TDEs通常是"转瞬即逝"的，因为SMBH的极端引力场摧毁了恒星，这意味着SMBH在增殖耀斑之后又消逝在黑暗中。然而，在某些情况下，恒星的高密度核心可以在与SMBH的引力作用下存活下来，使其能够围绕黑洞运行不止一次。研究人员称这是重复的部分TDE。这幅插图描绘了一颗恒星（在前景）在"潮汐破坏事件"中被超大质量黑洞（在背景）吸进去时经历的碎片化现象。资料来源：ESOMKornmesser一个物理学家团队，包括主要作者欧洲南方天文台研究员托马斯-韦弗斯，以及共同作者雪城大学物理学助理教授埃里克-考夫林和麻省理工学院卡夫利天体物理学和空间研究所的研究科学家DheerajR."DJ"Pasham，提出了一个重复的部分TDE模型。他们的研究结果发表在《天体物理学杂志》上，描述了SMBH对恒星的捕获，每次恒星接近黑洞时对物质的剥离，以及物质被剥离和再次进入黑洞之间的延迟。该小组的工作是首次开发并使用一个详细的重复部分TDE模型来解释观测结果，对遥远星系中恒星的轨道特性进行预测，并理解部分潮汐破坏过程。该小组正在研究一个被称为AT2018fyk（AT代表"天体物理瞬态"）的TDE。这颗恒星通过一个被称为"希尔斯俘获"的交换过程被一个SMBH俘获，在这个过程中，这颗恒星原本是一个双星系统的一部分（两颗恒星在相互的引力作用下相互绕行），但被黑洞的引力场撕裂了。另一颗（未被俘获的）恒星以大约1000公里/秒的速度从星系中心被抛出，这就是所谓的超高速星。一旦与SMBH结合，为AT2018fyk的发射提供动力的恒星在每次经过它与黑洞的最接近点时，都会被反复剥离其外层包膜。被剥离的恒星外层形成了明亮的吸积盘，研究人员可以使用X射线和紫外线/光学望远镜对其进行研究，以观察来自遥远星系的光线。根据Wevers的说法，有机会研究部分TDE使人们对超大质量黑洞的存在和星系中心的恒星的轨道动力学有了前所未有的了解。他说："直到现在，我们的假设是，当我们看到一颗恒星和一个超大质量黑洞亲密接触的后果时，其结果对恒星来说是致命的，也就是说，恒星被完全摧毁。但是与我们所知的所有其他TDEs相反，当我们在几年后将望远镜再次指向同一地点时，我们发现它又重新变亮了。这使我们提出，与其说是致命的，不如说是这颗恒星的一部分在最初的遭遇中幸存下来，并回到同一地点再次被剥离物质，解释了重新变亮的阶段。"AT2018fyk在2018年首次被探测到，最初被认为是一个普通的TDE。麻省理工学院物理学家DheerajR.Pasham解释说，在大约600天的时间里，该源在X射线中保持明亮，但随后突然变暗，无法检测到--这是恒星残余核心返回黑洞的结果。Pasham说："当核心回到黑洞时，它基本上通过引力将所有的气体从黑洞中偷走，结果是没有物质可以增加，因此系统变黑。"目前还不清楚是什么导致了AT2018fyk光度的急剧下降，因为TDEs的发射通常是平滑和逐渐衰减的，而不是突然的。但是在下降后的600天左右，这个源头又被发现是X射线明亮的。这使得研究人员提出，这颗恒星在第一次与SMBH的亲密接触中幸存下来，并处于围绕黑洞的轨道上。利用详细的模型，研究小组的发现表明，这颗恒星围绕黑洞的轨道周期大约是1200天，从恒星上脱落的物质需要大约600天才能返回黑洞并开始增殖。他们的模型也限制了被捕获的恒星的大小，他们认为它大约是太阳的大小。至于最初的双星，研究小组认为，在被黑洞撕裂之前，这两颗恒星离得非常近，很可能每隔几天就围绕对方运行。那么，一颗恒星如何能在与死亡擦肩而过的过程中幸存下来呢？这一切都归结为一个距离和轨迹的问题。如果恒星与黑洞正面相撞并通过事件视界--逃离黑洞所需的速度超过光速的阈值--恒星将被黑洞吞噬。如果这颗恒星非常接近黑洞并越过了所谓的"潮汐半径"--即黑洞的潮汐力强于保持恒星的引力--它就会被摧毁。在他们提出的模型中，恒星的轨道达到了一个最接近的点，正好在潮汐半径之外，但并没有完全越过它：恒星表面的一些物质被黑洞剥离，但其中心的物质却保持完整。恒星绕着SMBH运行的过程是如何发生的，或者说是否会发生多次反复穿越，这是一个理论问题，研究小组计划用未来的模拟进行研究。雪城大学物理学家EricCoughlin解释说，他们估计每次经过黑洞时，恒星的质量损失在1%到10%之间，范围大是因为对TDE的发射进行建模的不确定性。"如果质量损失只有1%的水平，那么我们预计这颗恒星可以在更多的相遇中存活下来，而如果它接近10%，这颗恒星可能已经被摧毁了，"考夫林指出。该小组将在未来几年里继续关注天空，以测试他们的预测。根据他们的模型，他们预测该源将在2023年8月左右突然消失，并在2025年新剥离的物质增加到黑洞上时再次变亮。研究小组表示，他们的研究为跟踪和监测过去已经探测到的后续源提供了一条新的途径。这项工作还为来自外部星系中心的重复耀斑的起源提出了一个新的范式。"在未来，很可能会有更多的系统被观测出晚期耀斑，特别是现在这个项目提出了通过动态交换过程捕获恒星以及随后的重复部分潮汐破坏的理论图景，"Coughlin说。"我们希望这个模型可以用来推断遥远的超大质量黑洞的属性，并获得对其"人口统计学"的理解，即在一个特定的质量范围内的黑洞数量，否则很难直接实现。"该团队表示，该模型还对潮汐破坏过程做出了几个可测试的预测，随着对AT2018fyk这样的系统进行更多的观测，它应该能够深入了解部分潮汐破坏事件的物理学和超大质量黑洞周围的极端环境。"这项研究概述了可能预测外部星系中超大质量黑洞的下一个宵禁时间的方法，"Pasham说。"如果你想一想，我们地球人可以将我们的望远镜对准数百万光年外的黑洞，以了解它们如何进食和生长，这是相当了不起的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350075.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350075.htm