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潮汐冲击可以照亮被黑洞拉开的恒星残骸

2023-05-14 21:20:13来源：互联网

一项新的研究揭示了恒星被超大质量黑洞摧毁时产生的明亮辐射爆发。爆发不一定在黑洞附近形成，而是由潮汐冲击产生的，当来自被摧毁恒星的气体在环绕黑洞时撞击自身时发生。

宇宙是一个暴力的地方，即使是恒星的生命也可以缩短。当一颗恒星发现自己处于一个“坏”的邻居时，特别是在超大质量黑洞附近，就会发生这种情况。

这些黑洞的重量是太阳质量的数百万甚至数十亿倍，通常位于安静星系的中心。当一颗恒星靠近黑洞时，它会经历超大质量黑洞不断增加的引力，直到它变得比保持恒星在一起的力量更强大。这导致恒星被破坏或破坏，这一事件被称为潮汐破坏事件(TDE)。

(资料图)

“在恒星被撕裂后，它的气体在黑洞周围形成吸积盘。来自圆盘的明亮爆发几乎可以在每个波长上观察到，特别是使用光学望远镜和探测X射线的卫星，“图尔库大学和芬兰ESO天文学中心(FINCA)的博士后研究员Yannis Liodakis说。

直到最近，研究人员只知道一些TDE，因为没有多少实验能够检测到它们。然而，近年来，科学家们已经开发出必要的工具来观察更多的TDE。有趣的是，但也许并不太令人惊讶的是，这些观察结果导致了研究人员目前正在研究的新谜团。

“光学望远镜大规模实验的观察表明，即使可以清楚地检测到可见光的爆发，大量的TDE也不会产生X射线。这一发现与我们对TDE中被破坏恒星物质演化的基本理解相矛盾，“Liodakis指出。

由芬兰天文学中心和ESO领导的国际天文学家团队在《科学》杂志上发表的一项研究表明，来自TDE的偏振光可能是解决这个谜团的关键。

在许多TDE中检测到的光学和紫外线爆发可能来自潮汐冲击，而不是在黑洞周围形成X射线明亮吸积盘。这些冲击在远离黑洞的地方形成，因为来自被摧毁的恒星的气体在绕黑洞旋转后返回的途中撞击自己。X射线明亮的吸积盘将在这些事件中形成得更晚。

“光的偏振可以提供有关天体物理系统中潜在过程的独特信息。我们从TDE测量的偏振光只能用这些潮汐冲击来解释，“该研究的主要作者Liodakis说。

偏振光帮助研究人员了解恒星的毁灭

该团队于2020年底收到盖亚卫星的公开警报，称附近星系中发生核瞬态事件，该星系被指定为AT 2020mot。然后，研究人员在广泛的波长范围内观察了AT 2020mot，包括在图尔库大学拥有的北欧光学望远镜(NOT)进行的光学偏振和光谱学观测。在NOT进行的观察对这一发现特别有帮助。此外，偏振观测是作为高中生观测天文学课程的一部分进行的。

“我们在研究中使用的北欧光学望远镜和旋光仪有助于我们了解超大质量黑洞及其环境，”来自FINCA和图尔库大学的博士研究员Jenni Jormanainen说，他领导了偏振观察和分析与NOT一起。

研究人员发现，来自AT 2020mot的光学光是高度偏振的，并且随时间变化。尽管进行了几次尝试，但没有一个射电或X射线望远镜能够在爆发高峰期之前，期间甚至几个月内探测到该事件的辐射。

“当我们看到AT2020mot的偏振程度时，我们立即想到了从黑洞中射出的喷气式飞机，正如我们经常观察到的超大质量黑洞周围吸积周围气体一样。然而，没有发现喷气式飞机，“图尔库大学和FINCA的学院研究员Elina Lindfors说。

天文学家团队意识到，这些数据最符合恒星气体流与自身碰撞并在黑洞周围轨道的近心和远心附近形成冲击的情景。然后，冲击放大并排列恒星流中的磁场，这将自然导致高度偏振的光。光偏振水平太高，大多数模型无法解释，而且随着时间的推移而变化的事实使其更加困难。

“除了潮汐冲击模型外，我们查看的所有模型都无法解释观测结果，”Karri Koljonen指出，他在观测时是FINCA的天文学家，现在在挪威科技大学(NTNU)工作。

研究人员将继续观察来自TDE的偏振光，并可能很快发现更多关于恒星被破坏后会发生什么。

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