天文学家捕捉到黑洞摧毁附近的恒星并发射出强大的相对论射流

天文学家捕捉到黑洞摧毁附近的恒星并发射出强大的相对论射流一颗恒星正在被附近的超大质量黑洞吞噬。天文学家称这是一次潮汐破坏事件（TDE）。使得这个TDE成为非常罕见的TDE的原因是，当黑洞撕裂恒星的时候，两个几乎以光速运动的物质喷流被发射到相反的方向，产生所有波长的光。这种喷射式TDEs极其罕见，这里描述的AT2022cmc是第一个用光学望远镜发现的。资料来源：卡尔-诺克斯-OzGrav，斯威本科技大学ARC卓越引力波发现中心兹威基瞬变设施目前是天文学家用来研究不断变化的宇宙的最大瞬变调查方式之一。该调查也是一个罕见的、奇怪的和不寻常的事件的宝库，这些事件往往是天文学家偶然发现的。"我们的新搜索技术帮助我们在ZTF调查数据中快速识别罕见的宇宙事件。而且，由于ZTF和即将到来的更大的调查，如VeraRubin的LSST频繁地扫描天空，我们现在可以期待发现大量罕见的，或以前未被发现的宇宙事件，并详细研究它们，"马里兰大学（UMD）天文学系和美国航空航天局戈达德太空飞行中心的博士后IgorAndreoni说。喷射式潮汐断层事件AT2022cmc首先在ZTF的光学数据中被观测到，随后其他21个天文设施也看到它在X射线、紫外线、红外线和无线电中闪耀。资料来源：Zwicky瞬变设施/R.Hurt(Caltech/IPAC)AT2022cmc是一个奇特的案例，它被称为潮汐破坏事件或TDE。TDE发生时，一颗接近黑洞的恒星被黑洞的引力潮汐力猛烈地撕开--类似于月球在地球上拉动潮汐的方式，但强度更大。然后，恒星的碎片被捕获到一个快速旋转的盘中，围绕着黑洞运行。最后，黑洞吞噬了盘中注定消亡的恒星的残骸。在一些极其罕见的情况下，比如AT2022cmc，超大质量黑洞在摧毁一颗恒星后会发射"相对论射流"--以接近光速的速度飞行的物质束。在2022年2月被发现后，Andreoni领导的天文学家对AT2022cmc进行了跟踪，并用多个设施在多个波长上对其进行了观测。该分析现在发表在《自然》杂志上。艺术家对喷射性潮汐破坏事件AT2022cmc的印象。资料来源：ESO/M.Kornmesser明尼苏达大学双城分校天文学助理教授、该论文的共同负责人MichaelCoughlin说："科学家上一次发现这些喷流之一是在十多年前。从我们掌握的数据来看，我们可以估计相对论射流只在这些破坏性事件中的1%被发射出来，这使得AT2022cmc是一个极其罕见的事件。事实上，该事件的发光闪光是有史以来观察到的最亮的闪光之一。"新颖的数据压缩方法相当于每天晚上搜索一百万页的信息，使Andreoni及其同事能够对ZTF数据进行快速分析，并确定AT2022cmcTDE与相对论射流。他们很快就开始了后续的观测，发现在整个电磁波谱中，从X射线到毫米波和无线电，都有一个异常明亮的事件。欧空局的超大型望远镜显示，AT2022cmc处于85亿光年的宇宙学距离上，哈勃太空望远镜的光学/红外图像和甚大阵的无线电观测极其精确地确定了AT2022cmc的位置。研究人员认为，AT2022cmc位于一个还不可见的星系的中心，因为来自AT2022cmc的光线胜过了它，但是未来用哈勃或詹姆斯-韦伯太空望远镜进行的太空观测可能会在瞬变体最终消失的时候揭开这个星系的面纱。为什么有些TDE会发射喷流，而其他的可能不会，这仍然是一个谜。从他们的观测中，Andreoni和他的团队得出结论，AT2022cmc和其他类似的喷射型TDEs中的黑洞可能正在快速旋转，以便为极其明亮的喷射提供动力。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数十亿光年外星系中心的超大质量黑洞的物理学。在AT2022cmc之前，人们只知道几个可能的喷射型TDE，它们主要是由伽马射线空间任务发现的，这些任务探测这些喷射产生的最高能量形式的辐射。有了他们的新方法，天文学家们现在可以在地面光学观测中搜索这种罕见的事件。"天文学正在迅速变化，"Andreoni说。"更多的光学和红外全天空调查现在正在进行，或者很快就会上线。科学家们可以把AT2022cmc作为寻找的模型，发现更多来自遥远的黑洞的破坏性事件。这意味着，大数据挖掘比以往任何时候都是推进我们对宇宙知识的一个重要工具。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337311.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1337311.htm

天文学家发现双黑洞系统“打嗝”的原因

天文学家发现双黑洞系统“打嗝”的原因在距离地球8亿光年的一个星系中，有一个超大质量黑洞，在2020年12月之前，它一直保持着相对安静的状态。当时，天文学家在电磁波谱的X射线部分探测到了一个微弱的"光"爆发。这次爆发的间隔异常规律，每隔8.5天就会出现一次。研究这一案例的国际天文学家小组认为，这一奇特现象类似于某种宇宙"打嗝"。最新发表的一项研究解释说，这些周期性的"打嗝"现象很可能是由两个黑洞相互绕行造成的，其中较小的奇点与位于遥远星系中心的超大质量黑洞的吸积盘发生碰撞。麻省理工学院研究科学家、论文合著者Dheeraj"DJ"Pasham指出，国际空间站上的NICER（中子星内部成分探测器）X射线望远镜在研究这些宇宙"小嗝"的发生过程中发挥了至关重要的作用。帕沙姆利用分配给他的时间将望远镜对准了发射X射线暴的星系。在收集了四个月的数据后，研究人员观察到高能辐射的下降周期为8.5天。帕沙姆说："这几乎就像一颗恒星的亮度在一颗行星穿过它的前方时会变暗一样，但在这种情况下，整个星系的亮度都受到了影响。"受捷克物理学家发表的关于超大质量黑洞有一个较小的轨道伴星的理论启发，帕沙姆利用自己通过NICER天文台收集的数据进行了模拟。数据支持了这一理论，但2020年12月突然出现的X射线暴之谜仍未解开。研究人员现在认为，这些光爆是由"潮汐破坏事件"（TDE）引起的。"潮汐破坏事件"是一场宇宙大灾难，涉及一颗恒星被黑洞的引力拉扯，然后被撕成碎片。TDE提供了足够的物质来丰富超大质量黑洞周围微弱的吸积盘，而吸积盘又受到穿过吸积盘的较小黑洞的干扰。帕沙姆现在认为，这些不寻常的双黑洞系统可能是宇宙中相对常见的现象。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425565.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425565.htm

天文学家发现了一个“休眠”黑洞

天文学家发现了一个“休眠”黑洞日前，美乔治亚州立大学物理学与天文学学术人员IdanGinsburg刊文称：谈到黑洞研究领域，似乎总是有一些新的和令人兴奋的事情发生。1922年，阿尔伯特·爱因斯坦首次出版了解释广义相对论的书--其中假设了黑洞。现在，一百年后，天文学家捕捉到了银河系中心的黑洞的实际图像。在最近的一篇论文中，一个天文学家小组描述了另一个令人兴奋的新发现：在银河系外观察到的第一个“休眠”黑洞。我是一名天体物理学家，近二十年来一直在研究黑洞--宇宙中密度最大的天体。不发出任何可探测的光的黑洞被称为休眠黑洞。它们是出了名得难以发现的。这个新发现特别令人激动，因为它提供了对黑洞形成和演变的洞察力。这些信息对于理解引力波以及其他天文事件至关重要。VFTS243究竟是什么？VFTS243是一个双星系统，这意味着它是由两个围绕共同质量中心运行的天体组成。第一个天体是一颗非常热的蓝色恒星，质量是太阳的25倍，第二个天体则是一个质量比太阳大8倍的黑洞。VFTS243位于大麦哲伦星云中的塔兰图拉星云，这是银河系的一个卫星星系，距离地球约16.3万光年。VFTS243中的黑洞被认为是休眠的，因为它没有发出任何可探测的辐射。这跟其他双星系统形成了鲜明的对比，在这些双星系统中，可以检测到黑洞发出的强烈的X射线。黑洞的直径约为33英里（54公里），跟比它大20万倍的高能星相比它显得相形见绌。两者都围绕一个共同的质心快速旋转。即使在最强大的望远镜下，这个系统在视觉上看起来也是一个单一的蓝点。寻找休眠的黑洞天文学家怀疑，在银河系和大麦哲伦星系中隐藏着数百个这样的双星系统，其中的黑洞不会发出X射线。当黑洞从一颗伴星上剥离物质时最容易被发现，这个过程被称为“进食”。进食会产生一个围绕着黑洞的气体和尘埃盘。当盘中的物质向黑洞落下时，摩擦将吸积盘加热到数百万度。这些热的物质盘发出了大量的X射线。第一个以这种方式被探测到的黑洞是著名的天鹅座X-1系统。多年来，天文学家已经知道VFTS243是一个双星系统，但该系统到底是一对恒星还是一颗恒星和一个黑洞之间的舞蹈还不清楚。为了确定哪个是真的，研究该双星的研究小组使用了一种叫做光谱分解的技术。这种技术将来自VFTS243的光分离成其组成波长，这类似于白光进入棱镜后产生的不同颜色。这项分析显示，来自VFTS243的光是来自一个单一的来源而非两颗独立的恒星。由于没有探测到来自该恒星同伴的辐射，唯一可能的结论是，双星中的第二个体是一个黑洞，因此是在银河系外发现的第一个休眠黑洞。为什么VFTS243非常重要？大多数质量小于100个太阳的黑洞都是由一颗大质量恒星坍缩形成。当这种情况发生时，往往会有一个巨大的爆炸，被称为超新星。VFTS243系统中的黑洞跟恒星处于一个圆形的轨道上，这一事实有力地证明了没有发生超新星爆炸，否则可能会将黑洞踢出系统--或至少是破坏轨道。相反，前身星似乎直接坍缩形成了黑洞而没有爆炸。VFTS2...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1307107.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1307107.htm

当恒星成为黑洞的猎物：天文学家揭开潮汐扰动事件的神秘面纱

当恒星成为黑洞的猎物：天文学家揭开潮汐扰动事件的神秘面纱"恒星被撕裂后，其气体会在黑洞周围形成一个吸积盘。"来自图尔库大学和欧空局芬兰天文中心（FINCA）的博士后研究员亚尼斯-利奥达基斯（YannisLiodakis）说："几乎所有波长都能观测到来自吸积盘的明亮爆发，尤其是利用光学望远镜和探测X射线的卫星。"直到最近，研究人员还只知道一些TDEs，因为能够探测它们的实验并不多。不过，近年来科学家们已经开发出观测更多TDE的必要工具。有趣的是，但也许并不太令人惊讶的是，这些观测结果揭示了研究人员目前正在研究的新奥秘。"利用光学望远镜进行的大规模实验发现，大量的TDEs并不产生X射线，尽管可以清楚地探测到可见光的爆发。这一发现与我们对TDEs中被破坏的恒星物质演化的基本理解相矛盾，"Liodakis指出。在潮汐扰动事件中，一颗恒星移动到足够靠近一个超大质量黑洞的位置，这样黑洞的引力就会使恒星弯曲，直到被摧毁（图1）。来自被摧毁恒星的恒星物质在黑洞周围形成一个椭圆流（图2）。气体在环绕黑洞后返回途中撞击黑洞，在黑洞周围形成潮汐冲击（图3）。潮汐冲击会产生明亮的偏振光爆发，可以用光学和紫外线波长观测到。随着时间的推移，来自被摧毁恒星的气体会在黑洞周围形成一个吸积盘（图4），并从那里被慢慢拉入黑洞。注：图片比例不准确。图片来源：JenniJormanainen由芬兰天文中心和欧洲南方天文台领导的一个国际天文学家小组在《科学》杂志上发表的一项研究表明，来自TDEs的偏振光可能是解开这个谜团的关键。在许多TDE中观测到的光学和紫外线爆发可能来自潮汐冲击，而不是黑洞周围X射线明亮吸积盘的形成。这些冲击形成于远离黑洞的地方，因为来自被摧毁恒星的气体在环绕黑洞后返回的途中撞击了自己。在这些事件中，X射线亮吸积盘的形成要晚得多。"偏振光可以提供有关天体物理系统基本过程的独特信息。我们从TDE测量到的偏振光只能用这些潮汐冲击来解释，"该研究的第一作者Liodakis说。研究小组在2020年底收到了盖亚卫星发出的公共警报，称附近一个星系发生了核瞬变事件，该星系被命名为AT2020mot。研究人员随后在图尔库大学所属的北欧光学望远镜（NOT）上对AT2020mot进行了各种波长的观测，包括光学偏振和光谱观测。在北欧光学望远镜（NOT）上进行的观测尤其有助于促成这一发现。此外，偏振观测也是高中生天文观测课程的一部分。来自FINCA和图尔库大学的博士研究员JenniJormanainen说："北欧光学望远镜和我们在研究中使用的偏振计在我们了解超大质量黑洞及其环境的工作中发挥了重要作用。"研究人员发现，来自AT2020mot的光学光具有高度偏振，并且随着时间的推移而变化。尽管进行了多次尝试，但没有一个射电或X射线望远镜能够在爆发高峰之前、期间甚至数月之后探测到该事件的辐射。"当我们看到AT2020mot的极化程度时，我们立刻想到了从黑洞中喷射出的喷流，就像我们在超大质量黑洞周围经常观测到的那样，黑洞会吸积周围的气体。"图尔库大学和FINCA的学院研究员埃利纳-林德弗斯（ElinaLindfors）说。天文学家小组意识到，这些数据最符合这样一种情况：恒星气体流与自身发生碰撞，并在其围绕黑洞的轨道的近心点和远心点附近形成冲击。然后，冲击会放大恒星流中的磁场并使其有序化，这自然会导致高度偏振光。光学偏振的程度太高，大多数模型都无法解释，而且它还在随时间变化，这就更难解释了。卡里-科尔约宁（KarriKoljonen）指出："我们研究的所有模型都无法解释观测结果，只有潮汐冲击模型除外。"研究人员将继续观测来自TDEs的偏振光，也许很快就会发现更多关于恒星被破坏后发生了什么的信息。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372269.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372269.htm

天文学家发现有纪录以来最大宇宙黑洞

天文学家发现有纪录以来最大宇宙黑洞天文学家近期借助“引力透镜”效应，观察到有史以来超大质量黑洞。法新社报道，这项于星期三（3月29日）刊登在《皇家天文学会月刊》（RoyalAstronomicalSociety，简称RAS）的研究说，科学家在前景星系中发现了一个超大质量黑洞，其质量是太阳质量的300亿倍以上，是迄今观察到的四大黑洞之一；距离地球约有20亿光年。领导这项研究的英国达勒姆大学的天文学家南丁格尔（JamesNightingale）说，他们是在一个“非常偶然的”情况下，在遥远宇宙中某个星系光线极其靠近黑洞时，透过“引力透镜”发现了超大质量黑洞（Supermassiveblackhole，简称SMBH）。“引力透镜”（GravitationalLensing）是科学家爱因斯坦的广义相对论所预言的一种现象。由于时空在大质量天体附近发生畸变，光线经过大质量天体附近时会发生弯曲，从而放大了遥远的宇宙，让遥远而暗弱的天体变得清晰。研究人员使用计算机模拟和哈勃太空望远镜的图像确认了这一发现，并排除其他可能性，如暗物质的过度集中等。南丁格尔说，新发现的黑洞预料是有纪录以来的最大质量黑洞，但鉴于所涉及的技术和各种不确定性，暂不能确定这一论述。超大质量黑洞位于星系的中心，利用巨大的引力像尘埃一样吞噬恒星，连光线都会被吞噬。从前，科学家经由观测黑洞吞噬恒星时释放的光型能量，或通过测量恒星经过时加速的轨道来发现这类大小的黑洞；但这些技术只对相对靠近地球的星系有效。南丁格尔说，天文学家能够通过引力透镜“发现其他99%的星系中的黑洞，这些星系目前是无法进入的”。天文学家目前已发现了500个引力透镜，其中至少有一个是超大质量黑洞。因此，当欧洲航天局在7月发射“欧几里德“宇宙飞船到外太空后，预计天分学家将在接下来六年里，经欧几里德发现10万个新引力透镜，开启一个“黑洞大数据时代”。

天文学家揭开宇宙最重黑洞双星之谜

天文学家揭开宇宙最重黑洞双星之谜两个超大质量黑洞的合并是一个早已被预测到的现象，尽管从未被直接观测到过。天文学家提出的一个理论是，这些系统的质量如此之大，以至于它们耗尽了宿主星系中驱动合并所需的恒星物质。利用双子座北望远镜的档案数据，一个天文学家小组发现了一个双黑洞，为这一观点提供了有力的证据。据研究小组估计，这个双黑洞的质量是太阳质量的280亿倍，是迄今为止测量到的最重的双黑洞。这次测量不仅为双星系统的形成及其宿主星系的历史提供了宝贵的背景资料，而且还支持了一个由来已久的理论，即超大质量黑洞双星的质量在阻止超大质量黑洞合并方面起着关键作用。资料来源：NOIRLab/NSF/AURA/J.daSilva/M.Zamani几乎每个大质量星系的中心都有一个超大质量黑洞。当两个星系合并时，它们的黑洞会形成一对双星，这意味着它们处于相互束缚的轨道上。据推测，这些双星最终会合并，但这一现象从未被观测到过[1]。几十年来，天文学家们一直在讨论这样的事件是否可能发生。在最近发表于《天体物理学报》（TheAstrophysicalJournal）的一篇论文中，一个天文学家小组提出了对这一问题的新见解。一个天文学家小组利用由美国国家科学基金会NOIRLab负责运行的双子座北望远镜（国际双子座天文台的一半）提供的档案数据，测量出了迄今发现的最重的一对超大质量黑洞。两个超大质量黑洞的合并是一种早已被预测到的现象，但从未被观测到过。这对超大质量黑洞提供了一些线索，说明为什么宇宙中发生这种事件的可能性如此之小。双子座北区前所未有的洞察力研究小组利用夏威夷双子座北望远镜（由美国国家科学基金会资助的NOIRLab运行的国际双子座天文台的二分之一）的数据，分析了位于椭圆星系B20402+379内的一个超大质量黑洞双星。这是迄今为止唯一一个被分辨得足够详细，可以分别看到两个天体的超大质量黑洞双星，[2]而且它还保持着迄今为止直接测量到的最小间隔记录--仅仅24光年[3]。虽然如此接近的分离预示着强大的合并，但进一步的研究发现，这对天体已经在这个距离上停滞了30多亿年，这不禁让人产生疑问：是什么阻碍了合并？双黑洞合并的挑战为了更好地了解这个系统的动态及其停止的合并，研究小组研究了双子座北区的双子座多目标摄谱仪（GMOS）的档案数据，这些数据使他们能够确定黑洞附近恒星的速度。"GMOS出色的灵敏度使我们能够测绘出恒星在靠近星系中心时的速度，"论文共同作者、斯坦福大学物理学教授罗杰-罗曼尼（RogerRomani）说。"有了这些，我们就能推断出居住在那里的黑洞的总质量。"据研究小组估计，这对双星的质量是太阳质量的280亿倍，是迄今测量到的最重的双黑洞。这一测量结果不仅为双星系统的形成及其宿主星系的历史提供了宝贵的背景资料，而且还支持了一个由来已久的理论，即超大质量双黑洞的质量在阻止潜在合并中起着关键作用[4]。"为国际双子座天文台提供服务的数据档案蕴藏着一座尚未开发的科学发现金矿，"国家科学基金会国际双子座天文台项目主任马丁-斯蒂尔说，"对这个极端超大质量双黑洞的质量测量是一个令人敬畏的例子，说明了探索这一丰富档案的新研究可能产生的影响。"二进制系统的形成与未来了解这个双星是如何形成的，有助于预测它是否以及何时会合并--一些线索表明，这对双星是通过多个星系合并形成的。首先，B20402+379是一个"化石星系团"，这意味着它是整个星系团的恒星和气体合并成一个大质量星系的结果。此外，两个超大质量黑洞的存在，加上它们巨大的总质量，表明它们是由多个星系的多个较小黑洞合并而成的。星系合并后，超大质量黑洞不会正面相撞。相反，当它们进入一个有束缚的轨道时，就会开始互相弹射。它们每经过对方一次，能量就会从黑洞传递到周围的恒星。随着它们能量的流失，这对黑洞被越拖越近，直到相距仅有一光年时，引力辐射占据上风，它们才会合并。这一过程已经在成对恒星质量的黑洞中被直接观测到--有史以来的第一次记录是在2015年通过引力波的探测--但从未在超大质量的双星中观测到过。停滞不前的合并与未来联合的可能性通过对该星系巨大质量的新了解，研究小组得出结论，需要有数量特别多的恒星才能减缓双星轨道的速度，使它们如此接近。在这个过程中，黑洞似乎甩掉了它们附近几乎所有的物质，使得星系核心缺少恒星和气体。由于没有更多的物质来进一步减缓这对天体的轨道，它们的合并在最后阶段停滞了。罗曼尼说："通常情况下，黑洞对较轻的星系似乎有足够的恒星和质量来驱动两者迅速结合在一起。由于这对黑洞非常重，因此需要大量恒星和气体来完成这项工作。但是这对黑洞已经将中央星系中的这些物质清除干净，使它停滞不前，可供我们研究。"这对天体究竟会克服停滞状态，最终以数百万年的时间尺度合并，还是永远继续在轨道上徘徊，目前尚无定论。如果它们真的合并，产生的引力波将比恒星质量的黑洞合并产生的引力波强大一亿倍。这对天体有可能通过另一次星系合并来征服最后的距离，这将为星系注入更多的物质，或者有可能是第三个黑洞，从而使这对天体的轨道慢到足以合并。不过，鉴于B20402+379是一个化石星系团，另一个星系合并的可能性不大。"我们期待着对B20402+379的内核进行后续调查，我们将研究其中存在多少气体，"论文第一作者、斯坦福大学本科生TirthSurti说。"这应该能让我们更深入地了解超大质量黑洞最终能否合并，或者它们是否会作为双星搁浅。"说明虽然有证据表明超大质量黑洞之间的距离只有几光年，但似乎没有一个黑洞能够跨越这个最终距离。关于这种事件是否可能发生的问题被称为"最终-秒差距问题"，几十年来一直是天文学家们讨论的话题。以前曾对含有两个超大质量黑洞的星系进行过观测，但在这些情况下，它们相距数千光年--太远了，不可能像在B20402+379中发现的双星那样处于相互结合的轨道上。其他黑洞动力源的距离可能更小，不过这些都是通过间接观测推断出来的，因此最好归类为候选双星。这一理论最早是由贝格尔曼等人于1980年提出的，根据数十年来对星系中心的观测，这一理论一直被认为是存在的。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422216.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422216.htm