国家航空航天局异常近距离地瞥见恒星上的黑洞

最近对黑洞吞噬流星的观察可能有助于科学家了解更复杂的黑洞进食行为。美国宇航局的多台望远镜最近观测到一个巨大的黑洞撕裂了一颗离得太近的不幸恒星。它位于距离地球约2.5亿光年的另一个星系中心，是迄今为止观察到的黑洞摧毁恒星的第五个最接近的例子。

一旦黑洞的引力使恒星彻底破裂，天文学家就发现黑洞周围的高能X射线急剧增加。这表明当恒星物质被拉向它的末日时，它在黑洞上方形成了一个极热的结构，称为日冕。

根据发表在《天体物理学杂志》上的一项新研究，美国宇航局的NuSTAR(核光谱望远镜阵列)卫星是能够观测这些光波长的最灵敏的太空望远镜，该事件的临近提供了日冕形成和演化的前所未有的视角。

这项工作展示了黑洞对恒星的破坏——一个正式称为潮汐破坏事件的过程——可以用来更好地了解这些巨兽中的一个在被完全吞噬之前捕获的物质会发生什么。

科学家可以研究的大多数黑洞都被热气体包围，这些热气体积累了多年，有时甚至是几千年，并形成了数十亿英里宽的圆盘。在某些情况下，这些圆盘比整个星系还亮。即使在这些明亮的光源周围，尤其是在不太活跃的黑洞周围，一颗被撕裂和消耗的恒星也很突出。从开始到结束，这个过程通常只需要几周或几个月的时间。

潮汐破坏事件的可观测性和短持续时间使它们对天文学家特别有吸引力，他们可以梳理黑洞的引力如何操纵它周围的物质，创造出令人难以置信的灯光秀和新的物理特征。

“潮汐破坏事件是一种宇宙实验室，”该研究的合著者、巴尔的摩太空望远镜科学研究所的天文学家SuviGezari说。“它们是我们实时观察潜伏在星系中心的巨大黑洞的窗口。”

新研究的重点是一个名为AT2021ehb的事件，该事件发生在一个中央黑洞质量约为太阳质量1000万倍(大约是保龄球和泰坦尼克号之间的差异)的星系中。在这次潮汐瓦解事件中，离黑洞最近的恒星一侧比恒星远侧受到的拉力更大，将整个恒星拉开，只留下一团长长的热气体。

科学家们认为，在这种情况下，气体流会在黑洞周围被鞭打，从而与自身发生碰撞。这被认为会产生冲击波和气体向外流动，从而产生可见光，以及人眼不可见的波长，例如紫外线和X射线。

然后材料开始沉降到一个围绕黑洞旋转的圆盘中，就像水在排水管中旋转一样，摩擦产生低能X射线。就AT2021ehb而言，这一系列事件仅发生了100天。

该事件于2021年3月1日由位于南加州帕洛玛天文台的兹维基瞬变设施(ZTF)首次发现。随后，美国宇航局的尼尔·盖雷尔斯雨燕天文台和中子星内部成分探测器(NICER)望远镜(它观测的X射线波长比雨燕更长)对其进行了研究。

然后，在首次发现该事件大约300天后，美国宇航局的NuSTAR开始对该系统进行观测。当NuSTAR探测到日冕时，科学家们感到很惊讶——一团热等离子体，或者电子被剥离的气体原子——因为日冕通常伴随着从黑洞向相反方向流动的气体射流出现。

然而，随着AT2021ehb潮汐事件，没有喷流，这让日冕观测出乎意料。日冕发射的X射线能量比黑洞的任何其他部分都高，但科学家们不知道等离子体从何而来，也不知道它究竟是如何变得如此热的。

“我们从未见过在没有喷流存在的情况下发生像这样的X射线辐射的潮汐瓦解事件，这真的很壮观，因为这意味着我们有可能解开导致喷流和产生电晕的原因，”研究生YuhanYao说。加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院，以及这项新研究的主要作者。

“我们对AT2021ehb的观察结果与磁场与日冕形成方式有关的观点一致，我们想知道是什么导致磁场变得如此强大。”

Yao还带头寻找更多由ZTF发现的潮汐破坏事件，然后用Swift、NICER和NuSTAR等望远镜观察它们。每一次新的观察都提供了新的见解或机会的可能性，以确认在AT2021ehb和其他潮汐中断事件中观察到的内容。“我们想尽可能多地找到，”姚说。