當一顆恒星被一個超大質(zhì)量黑洞捕獲吞噬時，潮汐力會將其撕碎，當恒星的物質(zhì)落入黑洞時，會產(chǎn)生明亮的輻射耀斑。天文學家研究這些“潮汐擾動事件”(TDEs)發(fā)出的光，以尋找潛伏在星系中心超大質(zhì)量黑洞進食行為的線索。

由加州大學圣克魯斯分校天文學家領導的新“潮汐擾動事件”觀測，現(xiàn)在提供了明確的證據(jù)：表明來自恒星的碎片在黑洞周圍形成了一個旋轉圓盤，稱為吸積盤。

加州大學圣克魯斯分校(UC Santa Cruz)博士后研究員、第一作者蒂亞拉·洪(Tiara Hung)表示：理論家們一直在爭論，在潮汐破壞事件期間，吸積盤是否能有效地形成，其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《天體物理學》期刊上，有助于解決這個問題。在經(jīng)典理論中，“潮汐擾動事件”耀斑是由一個吸積盤提供動力的，從內(nèi)部區(qū)域產(chǎn)生X射線，在那里熱氣體螺旋進入黑洞。

但對于大多數(shù)熱釋光探測器來說，我們看不到X射線（主要在紫外和光學波長發(fā)光）所以有人認為，我們看到的不是圓盤，而是恒星碎片流碰撞產(chǎn)生的輻射。合著者加州大學圣克魯斯分校天文學和天體物理學教授Enrico Ramirez-Ruiz和香港大學Jane Dai開發(fā)了一個理論模型，該模型可以解釋為什么盡管形成了吸積盤，“潮汐擾動事件”中通常沒有觀察到X射線，新觀測結果為這一模型提供了強有力的支持。

有說服力的證據(jù)

這是第一次確鑿地證實，即使沒有看到X射線，也會在這些事件中形成吸積盤。靠近黑洞的區(qū)域被一股光學厚風遮擋住了，所以我們看不到x射線發(fā)射，但確實看到了一個延伸的橢圓盤發(fā)出的光學光。吸積盤的證據(jù)來自光譜觀測，合著者、加州大學洛杉磯分校天文學和天體物理學助理教授瑞安·福利(Ryan Foley)和團隊在由全天超新星自動化勘測(ASAS-SN)首次探測到TDE(名為AT 2018hyz)后，開始監(jiān)測TDE。

后來并在加州大學利克天文臺用3米高的謝恩望遠鏡，觀測“潮汐擾動事件”（TDE）時注意到了一種不同尋常的光譜。脫穎而出的是氫線（氫氣的排放）它的輪廓是雙峰的，這與此前的任何其他TDE都不同。光譜中的雙峰是多普勒效應造成，多普勒效應改變了運動物體發(fā)出光的頻率。在圍繞黑洞旋轉的吸積盤中，以一定的角度觀察，一些物質(zhì)會向觀察者移動，所以它發(fā)出的光會移動到更高頻率，而一些物質(zhì)會離開觀察者，它的光會移動到更低的頻率。

這與賽道上的汽車聲音相同，當汽車朝你駛來時，它的音調(diào)會從高音變?yōu)榈鸵簦斔傔^并開始遠離你時，音調(diào)就會變得更低。如果你坐在看臺上，一個轉彎的汽車都朝你移動，另一個轉彎的汽車則遠離你。在吸積盤中，氣體以類似的方式繞著黑洞運動，這就是光譜中出現(xiàn)兩個峰值的原因。在接下來的幾個月里，研究小組繼續(xù)收集數(shù)據(jù)，用幾個望遠鏡觀察TDE隨著時間的推移而演變。

在恒星被破壞后的幾周內(nèi)，吸積盤形成發(fā)生得相對較快。這一發(fā)現(xiàn)表明，盡管雙峰發(fā)射很少見，但在光學檢測到的TDEs中，吸積盤形成可能是常見的，這取決于吸積盤相對于觀察者的傾斜度等因素。模擬顯示，所觀察到的東西對傾角非常敏感。有一個更好的方向可以看到這些雙峰特征，有一個不同的方向可以看到X射線發(fā)射。對多波長后續(xù)觀測的分析，包括光度和光譜數(shù)據(jù)，為這些不尋常的事件提供了前所未有的洞察。

博科園｜研究/來自：加州大學圣克魯斯分校

參考期刊《arXiv》《天體物理學》

Cite: arXiv:2003.09427

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