研究人员新发现18起黑洞吞噬恒星事件

研究人员新发现18起黑洞吞噬恒星事件美国麻省理工学院近日发布公报说,该校研究人员领衔的团队在距地球6亿光年范围内新发现了18起黑洞吞噬恒星的潮汐瓦解事件,使附近宇宙空间中已知的这类事件数量增加了一倍多。相关论文发表在新一期美国《天体物理学杂志》上。新华社报道,潮汐瓦解事件(Tidaldisruptionevent)是宇宙中一种高能爆发现象,即恒星距离超大质量黑洞过近时,被黑洞产生的潮汐力吸入并撕裂的事件。当黑洞享用“恒星盛宴”时,会在电磁波谱多个波段释放巨大能量。此前,科学家主要通过在可见光和X射线波段寻找具有典型特征的爆发来探测潮汐瓦解事件,并已经在地球附近的宇宙中发现十几起这类事件。这项新研究利用红外观测数据从星系中找到更多这类事件。研究人员对美国广域红外线巡天探测卫星所获的观测数据进行了分析,利用特定算法识别出来自约1000个星系的红外爆发信号,这些星系分布在距地球六亿光年范围内。随后,研究人员放大了上述每个星系的红外爆发信号,从中寻找符合潮汐瓦解事件特征的红外辐射模式,最终发现18个清晰的潮汐瓦解事件信号。研究人员说,新发现有助于解答关于潮汐瓦解事件研究的几个关键问题。过去,潮汐瓦解事件大多在所谓的“星暴后星系”中观测到,这是一类曾因大量恒星形成而“光芒四射”但之后已冷却下来的罕见星系。这项新研究在尘埃星系等其他类型的星系中发现了潮汐瓦解事件,表明黑洞可以吞噬一系列星系中的恒星,而不仅仅是“星暴后星系”中的恒星。研究结果还解释了“能量缺失”问题。物理学家曾从理论上预测,潮汐瓦解事件辐射的能量应比实际观测到的更多。该研究认为,如果潮汐瓦解事件发生在尘埃星系中,或许可以解释这种能量差异。尘埃不仅可以吸收可见光和X射线,还可以吸收极紫外波段辐射,其吸收的能量相当于预测的“缺失能量”。此外,研究人员将新发现的潮汐瓦解事件与此前观测结果结合起来估计,一个星系大约平均每五万年就会经历一次黑洞吞噬恒星的潮汐瓦解事件。2024年2月6日3:29PM

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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

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天文学家称可能实时观测到巨大黑洞“苏醒”2019年12月,天文学家曾发现,一个之前不显眼的星系突然开始变得明亮,此后便开始了对该星系的密切监测。一项最新发布的研究报告说,该星系出现的这一前所未有的变化,很可能是其核心巨大黑洞突然“苏醒”的结果。这个名为SDSS1335+0728的星系位于室女座,距离地球3亿光年,曾长期处于沉寂状态。2019年12月,该星系突然活跃起来。通常星系突然变亮是由于超新星爆炸或潮汐瓦解事件等现象。潮汐瓦解事件是宇宙中一种高能爆发现象,即恒星距离超大质量黑洞过近时,被黑洞产生的潮汐力吸入并撕裂的事件。但这些亮度变化一般只持续几十天,最多几百天,但SDSS1335+0728至今仍在变亮,持续了4年多。

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天文学家发现最近的恒星破坏性黑洞黑洞因吞噬任何过于接近的东西而臭名昭著,这包括恒星。同时,黑洞也是比你想象的要混乱得多的食客,它将物体拉长,并将物质扔得到处都是。当恒星在菜单上时,它们会发出明亮的闪光,可以在整个宇宙中看到,天文学家称之为潮汐破坏事件(TDE)。这些TDE被认为是相当常见的现象,到目前为止,大约有100个TDE被探测到,但是新探测到的现象被命名为WTP14adbjsh,有几个原因是重要的。首先,也是最重要的,它是目前看到的最近的事件,距离为1.37亿光年。这听起来可能不是很近,但是之前的记录保持者是在2亿光年之外,而且大多数都要远得多。它还来自于一个与往常不同的星系类型。大多数TDE是在相对安静的星系中检测到的,但是WTP14adbjsh发生在一个正在积极形成新星的星系中。这些类型的星系经常承载TDE是说得通的,因为黑洞的食物越来越多,但奇怪的是,这些探测仍然难以捉摸。然而,新的TDE暗示了为什么可能会出现这种情况。这些恒星的死亡阵痛通常在光学和X射线光中是明亮的,但是WTP14adbjsh在这些波长中并不突出--相反,它在红外线中是明亮的。恒星形成的星系往往是尘土飞扬的地方,所以通常的光学和X射线光会被阻挡,而红外线却能很好地穿透这层纱。新潮汐破坏事件(TDE)所在的星系的图像。左上角的红外图像显示TDE在2015年闪现,而右上角显示的是银河系在2010-2011年闪现之前的样子。左下角显示的是银河系的光被移除后,TDE本身发出的红外光。右下角显示的是光学光线下的星系。科学家们并没有专门去寻找TDE。相反,他们正在研究NEOWISE任务所捕获的数据中的短命信号,该任务以红外线扫描天空。在这样做的过程中,他们发现了一个天体闪光,它始于2014年底,在2015年达到高峰,然后又开始变暗。在排除了超新星等其他可能性之后,干净的光线曲线和时间告诉研究小组这是一个TDE。这一发现可以阐明为什么这些事件似乎比它们应该的要少得多--天文学家一直在用错误的方式寻找它们。这项研究的主要作者ChristosPanagiotou说:"发现这个附近的TDE意味着,从统计学上讲,一定有大量的这些事件,而传统的方法对它们视而不见。因此,如果我们想了解黑洞及其宿主星系的完整情况,我们应该尝试在红外线中找到这些。"该研究发表在《天体物理学杂志通讯》上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357647.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1357647.htm

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“流浪黑洞”:研究人员发现潜在的超大质量黑洞在太空中独自旅行这项"偶然"的发现在一份发表在《天体物理学杂志》上的研究中得到了描述,来自美国、加拿大和澳大利亚的研究人员对"失控的超大质量黑洞"与环银河系介质(CGM)的相互作用如何在身后留下受冲击的气体和年轻恒星的形成进行了解释。CGM是一种热的等离子体形成(这里的"热"是指100,000到10,000,000开尔文度),据信存在于星系之间的空间,承载着当前宇宙中包含的所有重子"正常物质"的40-50%。同时,超大质量黑洞通常在几乎每一个像我们自己的银河系这样的大星系的中心用尘埃和能量喂养自己。在他们的论文中,研究人员对一个SMBH如何能够离开其星系中心开始在宇宙中游荡提供了一些解释。论文解释说,当一对星系合并时,位于其中心的两个SMBH会形成一个双星系统,两个极端的物体会围绕新形成的引力中心运行数十亿年。如果第三个SMBH进入该系统,新的复杂的相互作用可能导致弹弓效应,通过这种效应,其中一个黑洞核心被"弹"出并被送往外太空,并且即使没有第三个SMBH,星系的合并也可能足够剧烈和极端,最终将两个SMBH核中的一个踢出去。研究人员承认,用哈勃太空望远镜观察到的气体和新星的踪迹可能有其他解释。然而,根据之前关于该主题的少量论文,他们认为一个流浪的SMBH可能是观察到的现象的最佳理论。研究人员说,这种研究也将从"进一步的理论工作"中受益。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345423.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1345423.htm

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研究人员在太阳系附近发现新的大质量恒星级黑洞距离我们约2000光年之后人类发现黑洞这种只进不出的貔貅在宇宙中并不是罕见的,相反,在宇宙中黑洞数量并不少,也算是主要天体类型之一。那么距离我们最近的黑洞在哪里呢?根据盖亚望远镜观测的数据,盖亚BH1和盖亚BH2被认为是最新的、距离我们最近的黑洞,前者距离地球约1,560光年,后者约3,800光年。研究人员最新发布的论文揭示了一颗距离地球比较近但质量更大的恒星级黑洞:盖亚–BH3,这颗黑洞距离地球约2,000光年,虽然不是距离地球最近的黑洞,不过它的质量约为33倍太阳质量。大多数恒星级黑洞的质量都在10倍太阳质量左右,因为恒星本身的质量就没那么大,在超新星爆发后剩余的物质相对来说少的多,所以形成的黑洞质量也不会太高。这个新的33倍太阳质量的盖亚–BH3黑洞一举刷新了我们附近质量最大的黑洞记录,盖亚–BH1和盖亚–BH2加一起也没有盖亚BH-3的质量大。那么为什么这么大的黑洞到现在才被发现呢?主要是这颗黑洞已经处于休眠状态,因此它的吸积盘不会对外发射大量的射线,对我们来说就是隐身的。理论上说这种恒星级黑洞数量很多,因此曾有研究人员预测在距离我们约150光年的昴宿星团(银河系中的一个疏散星团)可能就有小质量黑洞,只不过我们还没有发现。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427616.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1427616.htm

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