一颗恒星的死亡揭示了潜伏在矮星系中的中型黑洞

一个潜伏在矮星系中未被发现的中等质量黑洞在吞噬一颗离得太近的不幸恒星时向天文学家展示了自己。恒星的碎裂，被称为“潮汐破坏事件”或TDE，产生的辐射耀斑短暂地超过了宿主矮星系的组合恒星光，可以帮助科学家更好地了解黑洞和星系之间的关系。

天文学家通过年轻超新星实验(YSE)捕获了耀斑，这是一项旨在探测宇宙爆炸和瞬态天体物理事件的调查。由加州大学圣克鲁兹分校、哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所和华盛顿州立大学的科学家领导的一个国际团队在11月10日发表在《自然天文学》上的一篇论文中报告了这一发现。

“这一发现引起了广泛的关注，因为我们不仅可以利用潮汐破坏事件在安静的矮星系中发现更多中等质量的黑洞，还可以测量它们的质量，”共同作者、天文学和天体物理学助理教授RyanFoley说。帮助计划YSE调查的加州大学圣克鲁兹分校。

尼尔斯玻尔研究所的第一作者夏洛特安格斯说，该团队的发现为未来中型黑洞的研究提供了基准。

安格斯说：“事实上，我们能够在它吞噬一颗恒星的同时捕捉到这个中等大小的黑洞，这为我们提供了一个绝佳的机会，可以探测到原本会对我们隐藏的东西。”“更重要的是，我们可以利用耀斑本身的特性来更好地了解这个难以捉摸的中等质量黑洞群，它们可能占星系中心黑洞的大部分。”

在所有大质量星系的中心都发现了超大质量黑洞，包括我们自己的银河系。天文学家推测，这些质量为太阳质量数百万或数十亿倍的巨兽，可能是从具有数千到数十万个太阳质量的较小“中等质量”黑洞发展而来的。

关于如此大质量黑洞如何组装的一种理论是，早期宇宙中到处都是带有中等质量黑洞的小矮星系。随着时间的推移，这些矮星系会合并或被更大质量的星系吞噬，它们的核心每次都会结合在一起，在不断增长的星系中心形成质量。这种合并过程最终会产生今天看到的超大质量黑洞。

“如果我们能够了解那里的中等质量黑洞的数量——有多少以及它们的位置——我们可以帮助确定我们的超大质量黑洞形成理论是否正确，”共同作者、教授EnricoRamirez-Ruiz说。UCSC天文学和天体物理学博士，哥本哈根大学NielsBohr教授。

但是所有矮星系都有中等大小的黑洞吗?

“这很难断言，因为探测中等质量黑洞极具挑战性，”拉米雷斯-鲁伊斯说。

寻找主动喂养黑洞的经典黑洞搜寻技术通常不够灵敏，无法发现矮星系中心的黑洞。因此，已知只有极少数的矮星系拥有中等质量的黑洞。发现更多具有潮汐破坏事件的中型黑洞可能有助于解决关于超大质量黑洞如何形成的争论。

“目前天文学中最大的悬而未决的问题之一是超大质量黑洞是如何形成的，”共同作者、华盛顿州立大学物理学和天文学教授VivienneBaldassare说。

年轻超新星实验的数据使团队能够在黑洞开始吞噬恒星时探测到光的最初迹象。捕捉这个初始时刻对于解开黑洞有多大至关重要，因为这些事件的持续时间可以用来测量中心黑洞的质量。迄今为止，这种方法仅被证明对超大质量黑洞有效，它是由加州大学圣克鲁兹分校的拉米雷斯-鲁伊斯和合著者布伦娜莫克勒首次提出的。

“这次耀斑的速度非常快，但由于我们的YSE数据为我们提供了有关该事件的大量早期信息，我们真的能够使用它确定黑洞的质量，”安格斯说。

这项研究基于来自世界各地天文台的数据，包括夏威夷的WM凯克天文台、北欧光学望远镜、加州大学的利克天文台、美国宇航局的哈勃太空望远镜、国际双子座天文台、帕洛玛天文台和泛星巡天哈雷阿卡拉天文台。