簡(jiǎn)介：位于約7.5億光年外的星系中的一個(gè)重達(dá)3000萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)的黑洞吞噬了一顆恒星?？茖W(xué)家在2019年4月發(fā)現(xiàn)了它。但是六個(gè)月后，南極的望遠(yuǎn)鏡捕獲到了這一事件產(chǎn)生的中微子。盡管物理學(xué)家已經(jīng)預(yù)測(cè)中微子是在潮汐破壞事件中產(chǎn)生的，但天文學(xué)家從未將中微子與特定的TDE現(xiàn)象結(jié)合在一起，這使它成為了引人注目的首創(chuàng)。關(guān)于中微子為何在事件爆發(fā)六個(gè)月后到達(dá)地球仍然未知。

當(dāng)黑洞吞噬恒星時(shí)，潮汐中斷的圖像。

最近發(fā)現(xiàn)兩個(gè)特大質(zhì)量黑洞在吞噬了鄰近的恒星后發(fā)出了神秘的延遲信號(hào)。這個(gè)明亮的環(huán)是積吸盤，它是一個(gè)環(huán)繞在黑洞附近的物質(zhì)環(huán)，而噴射出來的物質(zhì)被送入太空。（圖源：德國(guó)電子同步輻射加速器，科學(xué)傳播實(shí)驗(yàn)室）

這是科學(xué)家們有史以來第一次收到了來自兩個(gè)吞噬了鄰近恒星的超大質(zhì)量黑洞的神秘延遲信號(hào)。

在第一個(gè)情況中，一個(gè)大約位于7.5億光年之外的星系中、重量相當(dāng)于3000萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)的黑洞吞噬了一顆離它很近的恒星。2019年4月，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象發(fā)出的光，但6個(gè)月后，南極洲的一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡捕捉到了一種高能量的幽靈粒子——一種中微子，這顯然是在吞噬盛宴期間發(fā)出的。

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第二個(gè)事件涉及到一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量大約是太陽(yáng)的100萬(wàn)倍，位于大約7億光年之外的星系中。天文臺(tái)在2015年8月發(fā)現(xiàn)它在一顆恒星上發(fā)射，然后在2016年2月突然爆發(fā)無線電波，然后在近四年后的2019年7月再次出現(xiàn)。

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這兩種情況都涉及到所謂的潮汐中斷事件，即超大質(zhì)量黑洞利用其巨大的引力將一顆恒星撕成碎片——本質(zhì)上是月球引力引起地球潮汐的極端版本。但這樣的宇宙事件仍然沒有被很好地理解，這兩項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)將極大地幫助天文學(xué)家解開它們的內(nèi)部運(yùn)作。

“每當(dāng)我們偵測(cè)到一個(gè)新的潮汐中斷現(xiàn)象，總會(huì)有一些令人興奮和難以意料的事情與之相關(guān)，”在香港大學(xué)研究高能天體物理學(xué)的戴簡(jiǎn)在《生名科學(xué)》上如是說。“所以有很多新的物理現(xiàn)象可以研究，”戴簡(jiǎn)添加到，但她沒有參與這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)。

研究人員將潮汐中斷事件歸類為“短暫”現(xiàn)象，因?yàn)樗鼈兺ǔ?huì)在幾天的過程中閃光，然后再暗淡下來。以色列耶路撒冷希伯來大學(xué)天文學(xué)家阿薩夫·霍雷什告訴《生活科學(xué)》，在這種情況下，究竟是什么產(chǎn)生了光還不完全清楚，他是兩篇關(guān)于這一新事件的論文的合著者。

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當(dāng)超大質(zhì)量黑洞撕裂它的恒星大餐時(shí)，恒星從“意大利面狀”，變成了一條長(zhǎng)長(zhǎng)的細(xì)流。這種材料的洪流包圍著黑洞，有人認(rèn)為當(dāng)它環(huán)繞時(shí)會(huì)產(chǎn)生能量噴射，就如水會(huì)減少排干一樣。雖然其他模型預(yù)言的一些之前的恒星可能會(huì)向外爆炸，與周圍的氣體和塵埃產(chǎn)生耀斑，霍雷什這么說。

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一個(gè)以恒星為食的超大質(zhì)量黑洞噴出了一顆破壞性的潮汐耀斑

在數(shù)億光年之外的一個(gè)超大質(zhì)量黑洞將一顆恒星撕成碎片后，它又將一些物質(zhì)吐回了太空。其他物質(zhì)圍繞黑洞中心旋轉(zhuǎn)，形成一個(gè)明亮的吸積盤。(圖片來源:德國(guó)電子同步輻射加速器，科學(xué)傳播實(shí)驗(yàn)室)

鑒于黑洞周圍的極端環(huán)境，粒子可以在類似于瑞士日內(nèi)瓦大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的原子加速過程中大大加速。中微子是比電子輕約50萬(wàn)倍的微小粒子，而且是中性的(不帶電)，在宇宙中飛行時(shí)不會(huì)與太多物質(zhì)發(fā)生相互作用。

這使得一個(gè)中微子可以從第一次潮汐中斷現(xiàn)象開始向外移動(dòng)，并朝著地球移動(dòng)，最終出現(xiàn)在一個(gè)被稱為冰立方中微子觀測(cè)站的平方公里大小的儀器中，這個(gè)儀器被埋在南極冰層中。2月22日發(fā)表在《自然天文學(xué)》雜志上的一篇新論文稱，研究人員將探測(cè)到的中微子標(biāo)記為IC191001A，并計(jì)算出它擁有近1千萬(wàn)億電子伏的能量，使其成為冰立方有史以來最強(qiáng)大的中微子之一。

雖然物理學(xué)家曾預(yù)測(cè)中微子是在潮汐中斷事件中產(chǎn)生的，但天文學(xué)家從未將中微子與某一特定的潮汐中斷現(xiàn)象聯(lián)系起來，這是第一次壯觀的發(fā)現(xiàn)。至于它為什么在事件發(fā)生6個(gè)月后才到達(dá)，霍雷什說“我也不知道，”。

類似的謎團(tuán)圍繞著他領(lǐng)導(dǎo)的第二項(xiàng)研究，也發(fā)表在《自然天文學(xué)》上。在這種情況下，光——我們眼睛看到的那種光——從一個(gè)吞噬一切的黑洞中閃耀出來，然后消失，就像這些現(xiàn)象通常發(fā)生的那樣。

霍雷什和他的合著者決定利用新墨西哥州的卡爾·詹斯基的甚大陣列射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行后續(xù)研究，該望遠(yuǎn)鏡可以探測(cè)無線電波。他們?cè)趲讉€(gè)月的時(shí)間里沒有看到任何來自黑洞的東西，然后，在最初事件發(fā)生6個(gè)月后，突然出現(xiàn)了一個(gè)明亮的射電耀斑。更奇怪的是，近四年后甚大陣列收集的數(shù)據(jù)顯示了另一次奇怪的射電能量爆發(fā)。

“有人可以編造一個(gè)故事，解釋為什么我們?cè)诹鶄€(gè)月后看到了一些東西，”霍雷什說?！盁o法解釋為什么它會(huì)突然爆發(fā)，然后衰減，然后又突然爆發(fā)。它真的很有趣?！?/p>

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他指出需要新的模型來解釋這些延遲信號(hào)。他的團(tuán)隊(duì)推測(cè)，部分能量噴流以奇怪的角度噴射出來，在吸積盤旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生了有時(shí)可見有時(shí)不可見的耀斑模式。另一種可能性是，恒星殘骸驅(qū)動(dòng)激波緩慢穿過黑洞周圍的物質(zhì)，隨后產(chǎn)生能量發(fā)射，盡管沒有人真正知道。

但考慮到這些事件現(xiàn)在似乎比最初懷疑的持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，霍雷什期待能夠發(fā)現(xiàn)更多的潮汐中斷事件，從而對(duì)其性質(zhì)有更深入的了解。

戴也對(duì)探索潮汐中斷現(xiàn)象的奧秘的前景感到興奮。“這些事件是理想的了解黑洞的實(shí)驗(yàn)室，”她說，這為研究人員提供了重要的關(guān)于了解物質(zhì)如何在黑洞周圍增生，并產(chǎn)生噴射流和耀斑的線索。

她補(bǔ)充說，預(yù)計(jì)將于今年開始收集數(shù)據(jù)的智利維拉·c·魯賓天文臺(tái)，理論上可能會(huì)觀測(cè)到數(shù)百個(gè)新的潮汐中斷現(xiàn)象；而來自歐洲和中國(guó)的其他即將到來的太空儀器應(yīng)該會(huì)增加這一收益。

“這個(gè)領(lǐng)域的前景非常光明，”她說。

最初發(fā)表在生活科學(xué)上。

作者: Adam Mann

FY:叮當(dāng)貓沒有口袋

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