天文學(xué)家可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種奇跡般新的生存故事：一顆恒星與一個(gè)巨大的黑洞擦肩而過，并通過X射線的驚呼來講述這個(gè)故事。來自美國宇航局（NASA）的錢德拉X射線天文臺(tái)和歐洲航天局（ESA）的XMM-牛頓衛(wèi)星數(shù)據(jù)，

揭示了始于一顆紅巨星在距地球約2.5億光年星系中游蕩近一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。這個(gè)黑洞位于一個(gè)名為GSN069的星系中，質(zhì)量大約是太陽的40萬倍，屬于超大質(zhì)量黑洞較小的一端。

一旦紅巨星被黑洞的引力捕獲，含有氫的恒星外層就被剝離，向黑洞傾斜，留下恒星的核心（白矮星）。進(jìn)行這項(xiàng)研究的英國萊斯特大學(xué)安德魯·金說：在我對(duì)X射線數(shù)據(jù)的解釋中，白矮星幸存了下來，但它并沒有逃脫。它現(xiàn)在被困在圍繞黑洞的橢圓軌道上，大約每九個(gè)小時(shí)繞一圈。當(dāng)這顆白矮星幾乎每天運(yùn)行三次軌道時(shí)，黑洞會(huì)以其最近的距離將物質(zhì)拉離（不超過視界半徑的15倍（黑洞的不返回點(diǎn)）遠(yuǎn)離黑洞）。

恒星碎屑進(jìn)入黑洞周圍的吸積盤，釋放出錢德拉和XMM-牛頓衛(wèi)星可以探測到的X射線。此外，研究人員預(yù)測黑洞和白矮星對(duì)將發(fā)出引力波，特別是在它們軌道的最近點(diǎn)。這顆恒星及其軌道的未來會(huì)是什么？引力波和恒星在失去質(zhì)量時(shí)大小變化的綜合作用應(yīng)該會(huì)使軌道變得更圓，變得更大。隨著白矮星與黑洞距離的增加，質(zhì)量損失的速度也在穩(wěn)步減慢。這顆白矮星會(huì)努力逃脫，但無法逃脫，黑洞會(huì)越來越慢地吃掉它，但永遠(yuǎn)不會(huì)停止。

生存奇跡

理論上，大約一萬億年后，這種質(zhì)量損失將持續(xù)到白矮星縮小到木星的質(zhì)量之后，對(duì)于宇宙來說，這將是一種非常緩慢和令人費(fèi)解方式！天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多恒星因遭遇黑洞（所謂的潮汐干擾事件）而被完全撕裂，但很少有報(bào)道稱這顆恒星可能幸存下來的案例，真可謂在黑洞“血盆大口”中逃生的經(jīng)典?？紤]到宇宙“交通模式”的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，像這樣的掠過相遇應(yīng)該比直接相撞更常見，但它們很容易被遺漏，原因有幾個(gè)。

首先，更大質(zhì)量的幸存恒星，可能需要太長時(shí)間才能完成圍繞黑洞的軌道運(yùn)行，天文學(xué)家才能看到反復(fù)爆發(fā)。另一個(gè)問題是，比GSN069中超大質(zhì)量黑洞質(zhì)量大得多的超大質(zhì)量黑洞可能會(huì)直接吞噬一顆恒星，而不是恒星落入軌道，在那里它們會(huì)失去質(zhì)量，在這些情況下，天文學(xué)家不會(huì)觀測到任何東西。從天文學(xué)的角度來看，目前望遠(yuǎn)鏡只能在很短的時(shí)間內(nèi)，大約2000年內(nèi)看到這一事件。因此，除非我們非常幸運(yùn)地看到了這個(gè)黑洞，否則我們可能會(huì)錯(cuò)過更多。

這樣的相遇可能是GSN069中黑洞增長的主要途徑之一。這顆白矮星質(zhì)量只有太陽的十分之二，如果白矮星是紅巨星的核心，它的氫被完全剝離，那么它應(yīng)該富含氦，氦是在紅巨星演化過程中氫原子融合而產(chǎn)生。想到可以推斷出2.5億光年外一顆小恒星的軌道、質(zhì)量和組成，這是非常了不起的。研究人員還做了一個(gè)預(yù)測：因?yàn)榘装请x黑洞太近了，廣義相對(duì)論的影響意味著軌道軸方向應(yīng)該擺動(dòng)（進(jìn)動(dòng)）。這種擺動(dòng)應(yīng)該每兩天重復(fù)一次，并且可以通過足夠長的觀察時(shí)間來檢測到。

博科園｜研究/來自：哈佛史密森天體物理學(xué)中心

參考期刊《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》

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