恒星變成『麵條』,初窺超大質量黑洞力量的一角
超大質量黑洞的潮汐效應:『不毛之地』與被拉扯的恒星
首次觀測到恒星被超大質量黑洞的引力拉伸:黑洞潮汐效應研究的『羅塞塔石碑』
天文學家最近觀察到因為黑洞的影響而逐漸『義大利麵化』的天體,該天體在距離超過地球215光年的位置。
這個被觀測人員命名為AT2019qiz的天體活動已經持續了六個月。
『義大利麵化』《spaghettification》,在天文用語上一般是指由於潮汐力而引起的天體毀滅或者活動紊亂,這個過程中離黑洞近的天體由於被黑洞吞噬而產生大量的塵埃,其秒速最高可達10000Km/s。
此次被吞噬的天體質量與太陽系非常接近,它已經被吞掉了將近一半的質量。
天文學家最近觀察到一顆恒星被距離地球超過2.15億光年的黑洞『義大利麵條化』。
這一事件持續了6個月,包括了垂死恒星被巨大的引力撕碎。
一顆恒星經過超大質量黑洞邊界的藝術想象圖《圖源:ESO》
『義大利麵條化』帶來的死亡
黑洞是非常貪婪的,它們吞噬一切過於接近其難以置信的引力邊界之物。
由於這種引力的強度與被吞噬物體同黑洞的距離成正比,因此物體面向黑洞的部分會受到更強的引力,從而被像麵條一樣拉長。
因此,我們使用『義大利麵條化』一詞來描述這種現象,在科學上這類事件被稱為潮汐幹擾事件,它們可以持續幾個月時間。
天體潮汐效應示意圖,圖中satellite指天體衛星《圖源:wikimonde》
恒星是會遭受這種命運的天體之一。
這種事件會定期被檢測到:明亮的閃光,然後在幾個月時間內逐漸模糊。
然而,研究這類事件的過程往往因為物質落入黑洞時釋放的能量而變得復雜,而且還會產生厚厚的塵埃和碎片,遮蔽場景。
在《皇家天文學會月報》上報道的工作中,研究人員有機會實時跟蹤了AT2019qiz事件。
英國《皇家天文學會月報》2020年10月第二刊封面,文中提到的研究論文正刊登於此《圖源:academic.oup》
『因為我們很早就發現了它,所以我們能夠看到當黑洞以高達10,000公裡/秒的速度噴射出成束物質時,大量的塵埃和碎片在宇宙中升起,仿佛幕佈一般,』該研究的共同作者凱特-亞歷山大解釋說。
『這種特殊的『幕後視角』為我們提供了確定遮蔽物質來源的第一次機會,也讓我們能夠首次實時跟蹤這些塵埃與碎片是如何籠罩黑洞的』
凱特·亞歷山大《Kate Alexander》《圖源:sites.northwestern.edu》
貨真價實的『羅塞塔石碑』
羅塞塔石碑上用希臘文字、古埃及文字和當時的通俗體文字刻了同樣的內容,這使得近代的考古學家得以有機會對照各語言版本的內容,並解讀出已經失傳千餘年的埃及象形文之意義與結構,是今日研究古埃及歷史的重要裡程碑。
《圖源:大英博物館官網》
歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡《VLT》和新技術望遠鏡《NTT》對這顆恒星進行了為期六個月的跟蹤觀測。
通過紫外線、光學、X射線及無線電所進行的快速且深入的觀測首次表明,光的爆發與恒星流出的物質直接相關。
甚大望遠鏡《圖源:wikimili》
『觀測結果顯示,這顆恒星的質量與我們的太陽差不多,它的質量有一半被怪物般的黑洞吞噬了,而黑洞的質量是它的100多萬倍』研究員馬特·尼科爾《Matt Nicholl》如是說。
根據該團隊的說法,AT2019qiz可以作為一塊 『羅塞塔石』,也就是未來對類似事件觀測的解釋基礎,從而更好地理解超大質量黑洞以及物質在其周圍的極端重力環境中是如何表現的。
圖片:
一顆恒星遭受超大質量黑洞潮汐效應的藝術想象圖《圖源:ESO
相關知識
黑洞《英語:black hole》是時空展現出極端強大的引力,以致於所有粒子、甚至光這樣的電磁輻射都不能逃逸的區域[6]。
廣義相對論預測,足夠緊密的質量可以扭曲時空,形成黑洞[7][8];不可能從該區域逃離的邊界稱為事件視界《英語:event horizon》。
雖然,事件視界對穿越它的物體的命運和情況有巨大影響,但對該地區的觀測似乎未能探測到任何特征[9]。
在許多方面,黑洞就像一個理想的黑體,它不反光[10][11]。
此外,彎曲時空中的量子場論預測,事件視界發出的霍金輻射,如同黑體的光譜一樣,可以用來測量與質量反比的溫度。
在恒星質量的黑洞,這種溫度往往在數十億分之一K,因此基本上無法觀測。
最早在18世紀,約翰·米歇爾和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考慮過引力場強大到光線都無法逃逸的物體[12]。
1916年,卡爾·史瓦西發現了第一個能用來表征黑洞的廣義相對論精確解《也就是史瓦西黑洞》,然而大衛·芬克爾斯坦在1958年才首次發表史瓦西解做為一個無法逃脫空間區域的解釋。
長期以來,黑洞一直被認為僅僅來自數學上的好奇。
在20世紀60年代,理論工作顯示這是廣義相對論的一般預測。
約瑟琳·貝爾·伯奈爾在1967年發現中子星,激發了人們引力坍縮形成的致密天體可能是天體物理中的實體的興趣。
預期恒星質量的黑洞會在恒星的生命周期結束的坍塌時形成。
黑洞形成後,它可以經由吸收周邊的物質來繼續生長。
透過吸收其它恒星並與其它黑洞合並,可能形成數百萬太陽質量《M》的超大質量黑洞。
人們一致認為,大多數星系的中心都存在著超大質量黑洞。
BY: Yann Contegat
FY: 蕭
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