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黑洞把恒星撕成碎片

當(dāng)一顆恒星過于接近一個黑洞時,黑洞的超強(qiáng)引力所導(dǎo)致的超強(qiáng)潮汐力會把恒星撕碎。在這類被稱為“潮汐破壞”的事件中,一些恒星碎片被以極高速甩出,余下的碎片則墜回黑洞。這導(dǎo)致一種特征明顯、可持續(xù)數(shù)年的X射線輻射??茖W(xué)家最近觀測到了發(fā)生在一個星系(它距離地球大約2.9億光年)中的一次潮汐破壞事件,這也是過去十年中發(fā)現(xiàn)的距離地球最近的潮汐破壞事件。

美國“全天空超新星自動搜索光學(xué)望遠(yuǎn)鏡”于2014年11月最早發(fā)現(xiàn)這次潮汐破壞,它被稱為ASASSN-14li。這次事件發(fā)生在PGC 043234星系中心的一個超大質(zhì)量黑洞附近。美國“錢德拉X射線天文臺”“雨燕伽馬射線暴探索者衛(wèi)星”和歐洲“XMM-牛頓衛(wèi)星”的進(jìn)一步研究,大大促進(jìn)了對這次事件中X射線輻射的分析。科學(xué)家發(fā)現(xiàn),當(dāng)恒星被潮汐破壞力摧毀后,黑洞的強(qiáng)大引力會吸收恒星的大部分殘余。這些殘余在墜入黑洞的過程中被摩擦加熱,由此產(chǎn)生巨量X射線輻射。在出現(xiàn)這一X射線爆發(fā)后,隨著恒星材料飛到黑洞視界(超出這個范圍,則任何光線或其他信息都無法逃逸)之外,光線數(shù)量下降了。

通過向內(nèi)旋轉(zhuǎn)和形成吸積盤,氣體經(jīng)常會墜向黑洞。但吸積盤的形成過程一直不明。通過觀測ASASSN-14li,科學(xué)家得以“目睹”(實(shí)際上是通過調(diào)查不同波長的X射線,并追蹤輻射怎樣隨時間變化)吸積盤的形成過程,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),大多數(shù)X射線都是由非??拷诙吹奈镔|(zhì)產(chǎn)生的。事實(shí)上,最明亮的物質(zhì)可能占據(jù)最小的穩(wěn)定軌道。但科學(xué)家還想知道那些在經(jīng)過黑洞視界時并未被黑洞吸收,而是被拋射到黑洞之外的氣體發(fā)生了什么。他們推測,黑洞撕裂恒星和迅速吞噬恒星物質(zhì)并不是全部故事——黑洞吞食的速度趕不上恒星殘余進(jìn)入黑洞的速度,所以黑洞會把一些恒星物質(zhì)排斥到黑洞以外。 X射線數(shù)據(jù)還暗示,有一種風(fēng)吹到遠(yuǎn)離黑洞的方向。然而,這股風(fēng)的速度不夠快,因而無法逃出黑洞引力的勢力范圍。對風(fēng)速較低的一種推測是,來自被撕裂恒星的氣體沿著環(huán)繞黑洞的一個橢圓軌道運(yùn)行。到達(dá)這個軌道中距離黑洞最遠(yuǎn)點(diǎn)時,風(fēng)速最低。

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