望遠鏡捕捉到一顆垂死的恆星在被一個超級黑洞撕裂時發出的罕見閃光。
這一罕見的潮汐撕裂事件是已知距離地球最近的此類事件,相距距離僅為2.15億光年。在潮汐撕裂事件中,恆星會被「意面化」(變成義大利細麵條狀)。
研究第一作者、英國伯明罕大學講師、皇家天文學會研究員馬特·尼科爾在歐洲南方天文臺的一份聲明中說:「黑洞『吞噬』附近一顆恆星的想法聽起來像科幻小說,但這其實就是一場潮汐撕裂事件。」研究人員利用多臺望遠鏡捕捉到了這一事件,包括歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡和新技術望遠鏡。研究共同作者託馬斯·韋弗斯在同一份聲明中說:「當一顆倒黴的恆星距離星系中心一個超級黑洞太近時,黑洞的極端引力會把恆星撕成稀薄的物質流。」韋弗斯是歐洲南方天文臺駐智利聖地牙哥的研究員,在開展這項研究時他在英國劍橋大學天文學研究所工作。
歐洲南方天文臺官員說,過去很難看到這些事件,因為黑洞吞噬恆星時,垂死的恆星中往往會噴射物質,比如塵埃,從而使視野變得模糊。幸運的是,本次事件是在恆星被撕裂成碎片後不久就進入了研究人員的視線。
研究人員用6個月時間研究了本次事件,當時那裡的閃光變得明亮,然後逐漸消失。研究者們在紫外線、光學、X射線和無線電的波長範圍觀測了這一天文現象。研究人員說,對這一事件的研究結果表明了物質是如何離開恆星的,並展示了恆星在瀕死時發出的閃光。
背景星系和發光恆星中的行星。美國宇航局提供的這張照片的元素Planet in the
由於不同位置受到引力不同所產生的潮汐力存在,靠近黑洞的物體就會被拉長。恆星也是一樣的,它會被黑洞拉成條,以至於後來完全被撕碎,這在天文學上被稱為潮汐破壞事件。
被撕扯下來的恆星碎片會快速地向黑洞靠近,迎接被吞噬的命運。不過,在進入到黑洞的事件視界之前,物質之間因為高速摩擦而產生大量的熱量導致發出極其明亮的光。所以,雖然黑洞本身看不到,我們通過這些發光的下落物質也可以檢測到黑洞的存在,觀察黑洞吞噬恆星的過程。
英國伯明罕大學的天文學家Samantha Oates是本次研究團隊的成員之一,他向我們介紹說:「我們發現,黑洞在吞噬一顆恆星的時候,還會向外噴射出大量的高能爆炸物,它們就會阻礙我們的觀測。」
和其他恆星的潮汐破壞事件一樣,AT2019qiz在發生之前也沒有任何的徵兆,好在科學家們在持續不斷的全天巡查過程中恰好發現了它的信號。所以,當他們在距離我們2.15億光年的波江座注意到這個信號之後,馬上將望遠鏡對準這裡,在那個遙遠的漩渦星系中見證著一顆恆星的死亡。
英國劍橋大學的天文學家Thomas Wevers說:「在這顆恆星被撕裂後,全世界許多巡天項目都檢測到了這次新的潮汐破壞事件。我們也迅速將一臺地基望遠鏡和太空望遠鏡對準了這個方向,看看這些光芒到底是如何產生的。
他們看到,當恆星被撕裂後,那些碎片會呈螺旋狀靠近黑洞,然後被拉成一條極細極長的形狀,落入黑洞。在這個過程中,物質之間相互摩擦產生極高的熱量,最終導致發出耀斑,其亮度甚至一度超過了整個星系。從剛剛出現耀斑開始,潮汐破壞事件的光芒會持續幾個月後才逐漸消失。
經過計算後研究人員得出結論:這次事件中的黑洞質量大約是太陽的100萬倍,而被吞噬的恆星質量大約和太陽相當,最終大約有一半的質量被黑洞饕餮掉。
哈佛·史密森天體物理中心的天文學家Edo Berger指出:「AT2019qiz是迄今為止發現的距離最近的潮汐破壞事件,這也促成了在整個電磁波段近乎完美的觀測結果。」正是憑藉著這一次觀測,他們獲得了前所未有的進展突破。
在這次觀測中,科學家們首次清晰地看到了在黑洞潮汐力撕碎恆星形成吸積盤的過程中氣體反而向外釋放的直接證據。在此之前,那些遮住黑洞的塵埃到底從何而來,一直是科學家們爭論的焦點。通過這一次觀測,他們終於證明吸積過程和噴射物質的過程其實是相互關聯的,二者都是潮汐破壞事件的一部分。