黑洞引力能把恒星撕碎，拉成一長條意大利面，能繞黑洞一整圈！

當(dāng)黑洞吞噬恒星時，會產(chǎn)生可見光或X射線，但天文學(xué)家?guī)缀鯊奈刺綔y到這兩種類型的輻射。天文學(xué)家彼得·容克(SRON/Radboud大學(xué))和同事們現(xiàn)在已經(jīng)用X射線望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一些被捕獲的恒星，這些恒星是在光學(xué)上被發(fā)現(xiàn)的幾年后被發(fā)現(xiàn)的。畢竟，黑洞似乎都是以同樣的方式進(jìn)餐，而“情緒”則是按照固定的模式變化，其研究成果現(xiàn)已發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上。

在整個宇宙中，巨大的黑洞潛伏在星系中心，就像埋伏的掠食者一樣，它們耐心地等待毫無戒心的星星經(jīng)過，并利用其壓倒性的引力將它們撕碎，變成一條意大利面，最后將它們吞噬。天文學(xué)家有時在可見光下看到這一奇觀，有時在X射線上看到，但幾乎從來不會同時在兩種光中看到這一奇觀，黑洞吃恒星有兩種不同的方式嗎？天文學(xué)家彼得·容克和國際同事現(xiàn)在已經(jīng)用錢德拉X射線望遠(yuǎn)鏡觀測到了一些源。

從可見光到X射線

這些源最初是幾年前在光學(xué)波段中發(fā)現(xiàn)的，看起來恒星在被吞噬的過程中，首先發(fā)出可見光，然后發(fā)出X射線。因此，黑洞確實(shí)有一個共同的進(jìn)食行為，而晚餐期間的“情緒”根據(jù)固定的模式變化，從溫和的白色光到蒼白的明亮X射線。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)可能很快就會得到驗(yàn)證，方法是將發(fā)射的X射線衛(wèi)星eROSITA（雅典娜的前身）與掃描天空收集可見光的望遠(yuǎn)鏡(如BlackGEM望遠(yuǎn)鏡)數(shù)據(jù)結(jié)合起來。

該望遠(yuǎn)鏡目前正在拉德布大學(xué)(Radboud University)的監(jiān)督下安裝在智利。一顆被捕獲恒星被拉成如此長的一條意大利面線，以至于它在繞黑洞完整軌道一周后與自己相遇，就像一條蛇咬它的尾巴一樣。這種碰撞會導(dǎo)致弦失去高度，并向黑洞墜落。理論有兩種可能的解釋，即可見光和X射線都是嚴(yán)格按照這個順序釋放的。第一種選擇是可見光發(fā)射是由碰撞過程中釋放的能量引起。

我們看到X射線是因?yàn)樵谙蚝诙聪侣涞倪^程中損失了勢能，撕碎的恒星氣體流開始像黑體一樣發(fā)光，其特征曲線是在軟X射線中達(dá)到峰值的光譜。第二種是碰撞本身會發(fā)射X射線，但會出現(xiàn)一團(tuán)濃密的云團(tuán)，吸收X射線并將其重新發(fā)射為可見光。當(dāng)足夠多的恒星物質(zhì)消失時，星云變得足夠薄，可以讓X射線通過，包括隨之而來的勢能損失導(dǎo)致俯沖產(chǎn)生的X射線輻射。

其理論的一個結(jié)果是，在黑洞自轉(zhuǎn)和恒星被吃掉時發(fā)出的X射線數(shù)量之間存在聯(lián)系。黑洞是否旋轉(zhuǎn)目前尚不清楚，如果eROSITA每年觀測到數(shù)百條意大利面條，這可能證實(shí)黑洞在旋轉(zhuǎn)，如果每年只探測到幾個，那就表明黑洞是靜止的。黑洞自旋的分布以及從撕碎恒星到峰值X射線亮度之間的時間延遲，研究進(jìn)一步預(yù)測，在光學(xué)和X射線中，退行性和進(jìn)行性吸積盤的數(shù)量不對稱，觀測偏差的細(xì)節(jié)，可能有助于觀察到光學(xué)和X射線之間的差異。

博科園｜www.bokeyuan.net

博科園｜研究/來自：SRON荷蘭空間研究所

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab659c

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普

關(guān)注【博科園】看更多大美宇宙科學(xué)