黑洞如何吞噬恆星?天文學家:吃相很恐怖也很震撼!

2020-12-13 博科園

黑洞吞噬恆星是宇宙內最暴力的事件之一。一些毫無戒備心的恆星會遊蕩到星系中央的超大質量黑洞附近,最終難逃被吞噬的厄運。黑洞利用強大的引力將恆星撕成碎片,享受饕餮盛宴,同時放射出強烈的輻射。它們的吃相很恐怖,但也很震撼。

潮汐瓦解事件藝術概念圖

黑洞吞噬恆星的過程也被稱之為「潮汐瓦解事件」。隨著研究的深入,科學家對這一暴力事件的了解不斷加深。哥本哈根大學尼爾斯·波耳研究所和加州大學聖克魯茲分校的科學家創建了一個新的統一模型,幫助解釋最近觀測到的黑洞屠殺恆星事件。這是一項具有突破性的研究,為潮汐瓦解事件這一快速發展的領域提供了一個新的理論視角。

黑洞藝術概念圖

研究論文合著者、哥本哈根大學的伊利科·拉米雷茲-魯伊茲表示:「大概10年前,我們才有能力將潮汐瓦解事件和其它星系現象區別開來。新模型將為我們了解這種罕見事件提供基本框架。」在絕大多數星系,潛伏於中央的黑洞都比較安靜,不會瘋狂地吞噬任何物質,也就不會放射出任何光線。

潮汐瓦解事件非常罕見,在一個典型星系通常每1萬年才會發生一次。在這一事件中,不幸的恆星被黑洞撕裂,黑洞在享用恆星碎片時一度吃得「過飽」,放射出強烈的輻射。

藝術概念圖,黑洞周圍的時空泛起漣漪

研究領導者和論文第一作者、哥本哈根大學的戴立新(音)表示:「了解物質如何在這種極端環境下進入黑洞,是一件很有趣的事情。吞噬恆星氣體時,黑洞會釋放大量輻射。我們能夠對輻射進行觀測,進而了解其中的物理學過程並推斷黑洞的特徵。這讓搜尋和研究潮汐瓦解事件變得格外有趣。」

儘管科學家認為所有潮汐瓦解事件遵循相同的物理學過程,但目前觀測到的20多次瓦解事件所呈現的特徵卻存在很大差異。有些黑洞主要釋放X射線,其它則以可見光和紫外線為主。理論物理學家試圖揭示這種多樣性,將各個拼塊組合在一起,拼出一個統一模型。

黑洞吸食伴星的氣體

新模型從觀察者的角度出發,解釋觀測到的差異。拉米雷茲-魯伊茲解釋說:「這就像面紗遮住了一頭野獸的某些部位。從某些角度,我們看到的是一頭沒有遮蓋的野獸,但從其它角度看到的野獸則被面紗遮住。野獸還是那頭野獸,但我們的所見不盡相同。」戴立新和同事創建的模型結合了廣義相對論、磁場、輻射和氣體流體動力學在內的諸多要素。

黑洞是一個怎樣的存在?

黑洞的密度極高同時擁有驚人的引力,任何形式的輻射都無法逃脫它們的魔爪,哪怕是光線。藉助超乎想像的引力,它們讓塵埃和氣體聚集在自己周圍。據信,黑洞的巨大引力就是星系中的恆星圍繞中心運轉的原因所在。但黑洞如何形成,科學家知之甚少。

超大質量黑洞是星系中央的緻密區域,質量可達到太陽的數十億倍。它們能扭曲時空(如圖),甚至連光線也無法逃脫它們的引力

天文學家認為黑洞可能由規模可達到太陽10萬倍的氣體雲塌縮形成。在這些黑洞中,很多充當了更大黑洞的「種子」,通過碰撞合併形成超大質量黑洞。每一個已知大型星系的中央都潛伏著這樣的超級黑洞。另一種情況是,超大質量黑洞的「種子」來源於質量百倍於太陽的巨型恆星。燃料耗盡後,巨型恆星發生塌縮並形成黑洞。巨型恆星死亡時會發生超新星爆炸,將恆星外層的物質拋射到深空。

博科園-科學科普|文:馬克普裡格|來自:漫步宇宙/qqtaikong

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