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碰撞恒星摧毁了遥远星系中超大质量黑洞的日冕

2020/9/15 12:41:15 来源:大甜猫 浏览:

一个国际天文学家小组观察到活跃星系核1es1927+654中一个超大质量黑洞的X射线日冕突然被摧毁。研究人员认为,他们的观测结果可以解释为黑洞周围的吸积流与潮汐扰动恒星碎片之间的相互作用。


图片说明:这幅两幅图显示了黑洞被一个气体圆盘包围,在圆盘部分散开之前和之后。在左边的画面中,黑洞上方的白光球就是黑洞日冕,它是一组超热气体粒子的集合,当气体从圆盘落入黑洞时形成。落向圆盘的碎片条纹就是被黑洞引力撕裂的恒星的残骸。右图显示的是恒星碎片分散了圆盘中的一些气体,导致日冕消失后的黑洞。

2018年3月,一次意外的爆炸照亮了全天空超新星自动测量(ASASN)的视野,该系统测量整个夜空中的超新星活动。

调查发现,1ES1927+654的亮度跃升至正常亮度的40倍左右。

麻省理工学院卡夫利天体物理和空间研究所的天体物理学家艾琳·卡拉博士说:“这是一个活跃的星系核(AGN),我们有点了解,但它不是很特别,”合著者之一。

“后来阿萨森注意到这个普通的活动星系核突然变亮,引起了我们的注意,我们开始用其他许多波长的望远镜来观察它。”

她补充说:“我们预计亮度变化如此之大,应该在几千到数百万年的时间尺度上发生变化。”。

“但在这个物体中,我们看到它在一年中变化了10000倍,甚至在8小时内变化了100倍,这是完全闻所未闻的,真是令人难以置信。”

主要的作者,Diego Portales大学的研究员Claudio Ricci教授说:“我们通常不会在黑洞的吸积中看到这样的变化,”

“太奇怪了,一开始我们还以为数据可能有问题。当我们看到它是真实的,它是非常令人兴奋的。但我们也不知道我们在处理什么,我们交谈过的人都没有见过这样的事情。”

卡拉博士、里奇博士和他们的同事们用多台望远镜观测了1ES1927+654在X射线、光学和紫外线波段的超大质量黑洞。

这些望远镜大多是周期性地对准黑洞,例如每六个月记录一整天的观测结果。

研究人员还每天用美国宇航局的中子星内部成分探测器(NICER)观察黑洞。

通过频繁的观测,他们能够捕捉到黑洞亮度急剧下降的情况,在他们测量到的几乎所有波段,尤其是在高能X射线波段——这一观察表明黑洞的日冕已经完全和突然地蒸发了。

卡拉博士说:“在阿萨森看到它经历了这场疯狂的大爆发之后,我们看着日冕消失了。”。

“它变得无法探测,这是我们以前从未见过的。”

天体物理学家不确定是什么原因导致日冕形成,但他们相信这与穿过黑洞吸积盘的磁力线的配置有关。

在更近的地方,特别是在事件视界附近,物质会以更多的能量循环,这可能会导致磁力线扭曲和断裂,然后重新连接。这种缠结的磁能可以使粒子在黑洞附近旋转,达到高能X射线的水平,形成环绕黑洞的冠状日冕。

卡拉博士和合著者认为,如果一颗任性的恒星确实是日冕消失的罪魁祸首,它首先会被黑洞的引力撕碎,将恒星碎片分散在吸积盘上。

这可能导致了阿萨森捕捉到的短暂的亮度闪光。

潮汐的破坏会触发圆盘中的大部分物质突然落入黑洞。它也可能使磁碟的磁力线偏离正常轨道,从而无法再产生和支持高能日冕。

最后一点对于理解日冕最初是如何形成的,是一个潜在的重要问题。根据黑洞的质量,有一个特定的半径,在这个半径内,恒星肯定会被黑洞的引力吸引进来。

科学家们计算出,如果一颗恒星确实是黑洞缺失日冕的原因,如果一个类似大小的超大质量黑洞中形成日冕,那么它的半径将在大约4光分的范围内发生——这一距离大致相当于距离黑洞中心约7500万公里。

卡拉博士说:“由于这一事件是由恒星潮汐破裂引起的,这将是我们对日冕必须存在的一些最严格的限制。”。

从那时起,日冕发生了变化,用高能X射线照射,研究小组也观测到了这一点。

它不再像以前那么明亮了,但是作者们仍在继续监视它,尽管不那么频繁,以观察这个系统还有更多的存储空间。

“我们要继续关注。它仍然处于这种不寻常的高通量状态,也许它会再次发生一些疯狂的事情,所以我们不想错过这一点,”卡拉博士说。

研究小组的论文发表在《天体物理学快报》上。

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