當(dāng)恒星被黑洞吞噬時(shí)，潮汐力會(huì)將其撕碎，產(chǎn)生明亮的輻射耀斑！

當(dāng)一顆恒星被一個(gè)超大質(zhì)量黑洞捕獲吞噬時(shí)，潮汐力會(huì)將其撕碎，當(dāng)恒星的物質(zhì)落入黑洞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生明亮的輻射耀斑。天文學(xué)家研究這些“潮汐擾動(dòng)事件”(TDEs)發(fā)出的光，以尋找潛伏在星系中心超大質(zhì)量黑洞進(jìn)食行為的線索。由加州大學(xué)圣克魯斯分校天文學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的新“潮汐擾動(dòng)事件”觀測(cè)，現(xiàn)在提供了明確的證據(jù)：表明來(lái)自恒星的碎片在黑洞周?chē)纬闪艘粋€(gè)旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)，稱(chēng)為吸積盤(pán)。

加州大學(xué)圣克魯斯分校(UC Santa Cruz)博士后研究員、第一作者蒂亞拉·洪(Tiara Hung)表示：理論家們一直在爭(zhēng)論，在潮汐破壞事件期間，吸積盤(pán)是否能有效地形成，其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上，有助于解決這個(gè)問(wèn)題。在經(jīng)典理論中，“潮汐擾動(dòng)事件”耀斑是由一個(gè)吸積盤(pán)提供動(dòng)力的，從內(nèi)部區(qū)域產(chǎn)生X射線，在那里熱氣體螺旋進(jìn)入黑洞。

但對(duì)于大多數(shù)熱釋光探測(cè)器來(lái)說(shuō)，我們看不到X射線（主要在紫外和光學(xué)波長(zhǎng)發(fā)光）所以有人認(rèn)為，我們看到的不是圓盤(pán)，而是恒星碎片流碰撞產(chǎn)生的輻射。合著者加州大學(xué)圣克魯斯分校天文學(xué)和天體物理學(xué)教授Enrico Ramirez-Ruiz和香港大學(xué)Jane Dai開(kāi)發(fā)了一個(gè)理論模型，該模型可以解釋為什么盡管形成了吸積盤(pán)，“潮汐擾動(dòng)事件”中通常沒(méi)有觀察到X射線，新觀測(cè)結(jié)果為這一模型提供了強(qiáng)有力的支持。

有說(shuō)服力的證據(jù)

這是第一次確鑿地證實(shí)，即使沒(méi)有看到X射線，也會(huì)在這些事件中形成吸積盤(pán)?？拷诙吹膮^(qū)域被一股光學(xué)厚風(fēng)遮擋住了，所以我們看不到x射線發(fā)射，但確實(shí)看到了一個(gè)延伸的橢圓盤(pán)發(fā)出的光學(xué)光。吸積盤(pán)的證據(jù)來(lái)自光譜觀測(cè)，合著者、加州大學(xué)洛杉磯分校天文學(xué)和天體物理學(xué)助理教授瑞安·福利(Ryan Foley)和團(tuán)隊(duì)在由全天超新星自動(dòng)化勘測(cè)(ASAS-SN)首次探測(cè)到TDE(名為AT 2018hyz)后，開(kāi)始監(jiān)測(cè)TDE。

后來(lái)并在加州大學(xué)利克天文臺(tái)用3米高的謝恩望遠(yuǎn)鏡，觀測(cè)“潮汐擾動(dòng)事件”（TDE）時(shí)注意到了一種不同尋常的光譜。脫穎而出的是氫線（氫氣的排放）它的輪廓是雙峰的，這與此前的任何其他TDE都不同。光譜中的雙峰是多普勒效應(yīng)造成，多普勒效應(yīng)改變了運(yùn)動(dòng)物體發(fā)出光的頻率。在圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的吸積盤(pán)中，以一定的角度觀察，一些物質(zhì)會(huì)向觀察者移動(dòng)，所以它發(fā)出的光會(huì)移動(dòng)到更高頻率，而一些物質(zhì)會(huì)離開(kāi)觀察者，它的光會(huì)移動(dòng)到更低的頻率。

這與賽道上的汽車(chē)聲音相同，當(dāng)汽車(chē)朝你駛來(lái)時(shí)，它的音調(diào)會(huì)從高音變?yōu)榈鸵?，而?dāng)它駛過(guò)并開(kāi)始遠(yuǎn)離你時(shí)，音調(diào)就會(huì)變得更低。如果你坐在看臺(tái)上，一個(gè)轉(zhuǎn)彎的汽車(chē)都朝你移動(dòng)，另一個(gè)轉(zhuǎn)彎的汽車(chē)則遠(yuǎn)離你。在吸積盤(pán)中，氣體以類(lèi)似的方式繞著黑洞運(yùn)動(dòng)，這就是光譜中出現(xiàn)兩個(gè)峰值的原因。在接下來(lái)的幾個(gè)月里，研究小組繼續(xù)收集數(shù)據(jù)，用幾個(gè)望遠(yuǎn)鏡觀察TDE隨著時(shí)間的推移而演變。

在恒星被破壞后的幾周內(nèi)，吸積盤(pán)形成發(fā)生得相對(duì)較快。這一發(fā)現(xiàn)表明，盡管雙峰發(fā)射很少見(jiàn)，但在光學(xué)檢測(cè)到的TDEs中，吸積盤(pán)形成可能是常見(jiàn)的，這取決于吸積盤(pán)相對(duì)于觀察者的傾斜度等因素。模擬顯示，所觀察到的東西對(duì)傾角非常敏感。有一個(gè)更好的方向可以看到這些雙峰特征，有一個(gè)不同的方向可以看到X射線發(fā)射。對(duì)多波長(zhǎng)后續(xù)觀測(cè)的分析，包括光度和光譜數(shù)據(jù)，為這些不尋常的事件提供了前所未有的洞察。

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博科園｜研究/來(lái)自：加州大學(xué)圣克魯斯分校

參考期刊《arXiv》《天體物理學(xué)》

Cite: arXiv:2003.09427

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