研究者實時觀察到被黑洞吞沒中的天體

恒星變成“面條”，初窺超大質(zhì)量黑洞力量的一角

超大質(zhì)量黑洞的潮汐效應(yīng)：“不毛之地”與被拉扯的恒星

首次觀測到恒星被超大質(zhì)量黑洞的引力拉伸：黑洞潮汐效應(yīng)研究的“羅塞塔石碑”

天文學(xué)家最近觀察到因為黑洞的影響而逐漸“意大利面化”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(jīng)持續(xù)了六個月?！耙獯罄婊保╯paghettification），在天文用語上一般是指由于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于被黑洞吞噬而產(chǎn)生大量的塵埃，其秒速最高可達(dá)10000Km/s。此次被吞噬的天體質(zhì)量與太陽系非常接近，它已經(jīng)被吞掉了將近一半的質(zhì)量。

天文學(xué)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“意大利面條化”。這一事件持續(xù)了6個月，包括了垂死恒星被巨大的引力撕碎。

一顆恒星經(jīng)過超大質(zhì)量黑洞邊界的藝術(shù)想象圖（圖源：ESO）

“意大利面條化”帶來的死亡

黑洞是非常貪婪的，它們吞噬一切過于接近其難以置信的引力邊界之物。由于這種引力的強(qiáng)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(qiáng)的引力，從而被像面條一樣拉長。因此，我們使用“意大利面條化”一詞來描述這種現(xiàn)象，在科學(xué)上這類事件被稱為潮汐干擾事件，它們可以持續(xù)幾個月時間。

天體潮汐效應(yīng)示意圖,圖中satellite指天體衛(wèi)星（圖源：wikimonde）

恒星是會遭受這種命運(yùn)的天體之一。這種事件會定期被檢測到：明亮的閃光，然后在幾個月時間內(nèi)逐漸模糊。然而，研究這類事件的過程往往因為物質(zhì)落入黑洞時釋放的能量而變得復(fù)雜，而且還會產(chǎn)生厚厚的塵埃和碎片，遮蔽場景。

在《皇家天文學(xué)會月報》上報道的工作中，研究人員有機(jī)會實時跟蹤了AT2019qiz事件。

英國《皇家天文學(xué)會月報》2020年10月第二刊封面，文中提到的研究論文正刊登于此（圖源：academic.oup）

“因為我們很早就發(fā)現(xiàn)了它，所以我們能夠看到當(dāng)黑洞以高達(dá)10,000公里/秒的速度噴射出成束物質(zhì)時，大量的塵埃和碎片在宇宙中升起，仿佛幕布一般，”該研究的共同作者凱特-亞歷山大解釋說。“這種特殊的“幕后視角”為我們提供了確定遮蔽物質(zhì)來源的第一次機(jī)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?！?/p>

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(dāng)時的通俗體文字刻了同樣的內(nèi)容，這使得近代的考古學(xué)家得以有機(jī)會對照各語言版本的內(nèi)容，并解讀出已經(jīng)失傳千余年的埃及象形文之意義與結(jié)構(gòu)，是今日研究古埃及歷史的重要里程碑。（圖源：大英博物館官網(wǎng)）

歐洲南方天文臺的甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT）和新技術(shù)望遠(yuǎn)鏡（NTT）對這顆恒星進(jìn)行了為期六個月的跟蹤觀測。通過紫外線、光學(xué)、X射線及無線電所進(jìn)行的快速且深入的觀測首次表明，光的爆發(fā)與恒星流出的物質(zhì)直接相關(guān)。

甚大望遠(yuǎn)鏡（圖源：wikimili）

“觀測結(jié)果顯示，這顆恒星的質(zhì)量與我們的太陽差不多，它的質(zhì)量有一半被怪物般的黑洞吞噬了，而黑洞的質(zhì)量是它的100多萬倍?！毖芯繂T馬特·尼科爾（Matt Nicholl）如是說。

根據(jù)該團(tuán)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(chǔ)，從而更好地理解超大質(zhì)量黑洞以及物質(zhì)在其周圍的極端重力環(huán)境中是如何表現(xiàn)的。

一顆恒星遭受超大質(zhì)量黑洞潮汐效應(yīng)的藝術(shù)想象圖（圖源：ESO

相關(guān)知識

黑洞（英語：black hole）是時空展現(xiàn)出極端強(qiáng)大的引力，以致于所有粒子、甚至光這樣的電磁輻射都不能逃逸的區(qū)域[6]。廣義相對論預(yù)測，足夠緊密的質(zhì)量可以扭曲時空，形成黑洞[7][8]；不可能從該區(qū)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(yùn)和情況有巨大影響，但對該地區(qū)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(yù)測，事件視界發(fā)出的霍金輻射，如同黑體的光譜一樣，可以用來測量與質(zhì)量反比的溫度。在恒星質(zhì)量的黑洞，這種溫度往往在數(shù)十億分之一K，因此基本上無法觀測。

最早在18世紀(jì)，約翰·米歇爾和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考慮過引力場強(qiáng)大到光線都無法逃逸的物體[12]。1916年，卡爾·史瓦西發(fā)現(xiàn)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(wèi)·芬克爾斯坦在1958年才首次發(fā)表史瓦西解做為一個無法逃脫空間區(qū)域的解釋。長期以來，黑洞一直被認(rèn)為僅僅來自數(shù)學(xué)上的好奇。在20世紀(jì)60年代，理論工作顯示這是廣義相對論的一般預(yù)測。約瑟琳·貝爾·伯奈爾在1967年發(fā)現(xiàn)中子星，激發(fā)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(yù)期恒星質(zhì)量的黑洞會在恒星的生命周期結(jié)束的坍塌時形成。黑洞形成后，它可以經(jīng)由吸收周邊的物質(zhì)來繼續(xù)生長。透過吸收其它恒星并與其它黑洞合并，可能形成數(shù)百萬太陽質(zhì)量（M☉）的超大質(zhì)量黑洞。人們一致認(rèn)為，大多數(shù)星系的中心都存在著超大質(zhì)量黑洞。

BY: Yann Contegat

FY: 蕭

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處