天文學家們發現了一顆恆星——差點遭受黑洞吞噬而僥倖存活

簡介：文章介紹了科學家們對一顆有規律地噴出X射線耀斑的黑洞進行研究發現，一顆死恆星與黑洞擦肩而過，被困在圍繞它的9小時橢圓軌道上。每過近距離，或近星體，黑洞就會發出更多恆星的物質。

當黑洞吞噬周圍空間中的大量物質時，他們的敏感度不高。由於物質被吸收到黑洞時會加熱到超高溫，於是噴射出大量X光射線耀斑，它十分明亮，以至於我們在地球上就能探測到。

以上是黑洞的正常行為。不正常的是這些X射線耀斑會有規律的噴出，這是去年報導過的一個令人困惑的現象，從距離我們2.5億光年的星系中心的一個超大質量黑洞中發現的。規律是：每九個小時，就會噴射一次X射線耀斑。

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經過仔細研究，英國萊斯特大學的天文學家安德魯·金認為他已經確定了原因——一顆死星與一個黑洞擦肩而過，被困在圍繞這黑洞的九小時橢圓軌道上。每次恆星越接近黑洞時，黑洞便吸收更多的物質。

「這個白矮星被鎖定在黑洞附近的橢圓軌道上，每九個小時環繞一圈，」金解釋道。

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白矮星運動到最接近黑洞的地方，大約是黑洞視界半徑的15倍，氣體被拉離恆星，進入黑洞周圍的吸積盤，釋放出X射線，而兩個宇宙飛船探測到了這射線。

這個黑洞是一個名為GSN 069的星系的核心，就超大質量黑洞而言，它相當輕——只有太陽質量的40萬倍。儘管如此，它仍然是活躍的，一個吸積物質的熱圓盤包圍著它，並向它輸送物質能量使其生長。

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根據金的模型，這個黑洞只是在宇宙中正常生長，做著活躍的吸積活動，這時一顆紅巨星——處於最終進階階段的類似太陽的恆星——碰巧離得太近了。黑洞迅速剝離了恆星的外層，加速了其演化為白矮星的進程，而白矮星耗盡核燃料後就留下死核(白矮星發出餘熱，並不是活恆星的聚變過程)。

白矮星並沒有繼續它的生命旅途，只是繼續留在黑洞軌道環行，黑洞捕獲它的能量，用以餵養自己。

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基於X射線耀斑的大小，以及我們對黑洞質量轉移產生的耀斑和恆星軌道的理解，金能推測出恆星的質量。他計算出白矮星大約是太陽質量的0.21倍。

如若這是天平的較輕一端，這是對於白矮星而言相當標準的質量。如果我們假設這顆恆星是白矮星，根據我們對其他白矮星和恆星演化的了解，我們也可以推斷出這顆恆星富含氦，可氫早已耗盡。

「能推斷出一顆2.5億光年之外的微小恆星的軌道、質量和組成，這是一件很了不起的事，」金說。

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基於這些參數，他還預測了恆星的軌道會輕微擺動，就像陀螺失去速度時一樣。這種擺動每兩天左右重複一次，如果觀察這個系統足夠長的時間，便可以檢測到它。

這可能是黑洞隨著時間推移變得越來越大的一種機制。但是探測研究它們可能不那麼容易，我們需要研究更多這樣的系統來證實這一點。

舉例來說，GSN 069的黑洞質量較低，這意味著恆星可以在更近的軌道上運行。為了在更大質量的黑洞中生存，恆星必須環行在更大的軌道上，這意味著質量轉移周期會更容易被忽略。如果恆星偏離得太近，黑洞就會摧毀它。

但一個已經得到證實的事實給了我們希望——它不是唯一的這樣的系統。

「從天文學角度來說，只有發生在短時間內的這一事件才能被我們現有的望遠鏡看到——大約2000年，所以可能我們非常幸運地抓住了這一次，但我們可能會錯過更多在宇宙的其它地方發生的此類事件，」金說。

至於恆星的未來，如果沒有其他變故的話，恆星將會在原地繞著黑洞旋轉，並在數十億年內繼續被慢慢剝離。這將導致它的體積增大，密度降低——白矮星只比地球大一點點——直到它的質量變成和行星相當，甚至最終可能會變成一個氣態巨體。

「它會努力逃跑，但逃脫的可能微乎其微，」金說。"黑洞會越來越慢地吞噬它，但這吞噬永不會停止。"

這項研究發表在《皇家天文學會月報》上。

作者: MICHELLE STARR

FY: 句號獸

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