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恒星被黑洞吞噬的时候会发生什么?

科普小知识2022-03-28 23:18:20
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恒星被黑洞吞噬的时候会发生什么?

天文学家已经仔细观察了当恒星被黑洞吞噬时会发生什么——恒星会存活下来并告诉我们这个故事。

我们可能认为黑洞会吞噬整个恒星或任何靠近其巨大引力场的物体。然而,有时恒星逃离黑洞时只损失一小部分质量。这是一颗距离地球6.5亿光年、朝向大熊星座的恒星。一个巨大的黑洞从一颗逃离的恒星上撕裂了一大块物质。

俄亥俄州立大学的天文学家无法用他们的全天超新星自动探测器(ASAS-SN)来观察恒星本身,但是他们观察到了黑洞“吃掉”它所能捕获的物质时发出的光。

这些天文学家在论文中写道,黑洞位于拉尼亚克亚超级星团之外的一个星系中,它是我们银河系的一部分。

如果我们将拉尼亚克亚与银河系中的一个城市相比较,那么这个事件——称为潮汐中断事件(TDE)——发生在一个更大的大都市地区。此外,这是我们在地球上发现的最新TDE事件,给天文学家一个很好的机会去了解更多关于超大质量黑洞是如何形成和成长的。

到目前为止,ASAS-锡已经发现了60多个相对靠近地球的明亮超新星。这个项目的另一个目标是确定TDE事件在相对靠近地球的宇宙中发生的频率。但是俄亥俄州立大学的天文学教授克日什托夫·斯坦内克和他的同事,也是这项研究的作者之一,惊讶地发现2014年1月的TDE事件,就在夏威夷的ASAS-SN项目的四个望远镜开始收集数据的几个月后。

斯塔内克认为,这项研究如此迅速地观察到了如此罕见的事件,这表明TDE事件可能比天文学家之前认为的更加普遍。

“我们在门口找到过一次,”他说。"这样,TDE肯定会每一两年发生一次."

“你可以说我们碰巧很幸运,但是如果你一次又一次的幸运,这不仅仅是运气的问题,”他继续说道。“这种事件发生的概率可能真的高于人们的预期,这意味着我们将在不远的将来看到更多这类事件。”

2014年1月25日,TDE事件发出了最亮的光,是博士生托马斯·霍洛林领导了观察和分析。

TDE事件发生在大熊的左后脚附近,在第一级台阶和46岁的小狮子之间。他将这一事件标记为ASASSAN-14ae。起初他认为这是一颗超新星,因为它看起来不寻常。然而,它的明暗变化表明这不是超新星。后来,他和他的同事证实他们看到了TDE。

他们使用麦当劳天文台1米直径的机器人望远镜、2米直径的利物浦机器人望远镜、3.5米直径的阿帕奇点天文台望远镜和8.4米直径的大型望远镜进行了一系列后续地面观测。然后他们用斯威夫特紫外望远镜和太空光学望远镜的观测来补充。最后,他们用斯隆数字天空巡天望远镜定位了SDSS 110840.11事件发生的星系

根据这次事件释放的能量,研究人员计算出只有一小部分恒星物质——只有太阳质量的千分之一,大约相当于木星的质量——被黑洞吞噬。

俄亥俄州立大学的天文学教授、该研究的作者之一克里斯托弗·科恰内克(Christopher Kochanek)早在25年前还是研究生时就从事TDE建模研究,是该领域最早的专家之一。从那时到现在,只有少数TDE事件被发现,没有人能确定TDE事件对宇宙中黑洞的成长有多大的贡献。

科恰内克说,传统观点认为黑洞通常不会吞噬整个恒星——大约每10,000到100,000年一颗恒星就会被黑洞完全吞噬。然而,黑洞只啃掉了路过恒星的一小块,这种事件多久发生一次还不得而知。

“黑洞吞噬恒星部分物质的概率可能与黑洞完全吞噬恒星的概率并不完全不同。我们对此一无所知,”科恰内克说。

ASAS-锡项目可能有助于提供问题的答案。该调查项目由拉斯坎布雷斯天文台的全球望远镜网络主持,在夏威夷的哈雷卡拉天文台使用了4个直径为15厘米的望远镜,在智利的塞罗托洛使用了2个望远镜。斯坦纳克解释说,这些望远镜的放大率相对较低,但它们非常适合以相对较低的成本对地球附近的空间进行详细研究。

在运营的第一年,该项目取得了一些成功。自2014年5月以来,在附近发现的所有明亮超新星中,有一半是由ASAS-SN发现的。这是一个旨在扩大人类对恒星、星系和星系团理解的项目的良好开端。

(原文来自osu.edu,原作者帕姆·弗罗斯特·戈德,蝌蚪君编译。请注明转载来源。)