超遥远黑洞正在一年吃半个太阳并向地球炸出它的剩菜

By Robert Lea

2022/12/2

Science & Astronomy

艺术家的一个超大质量黑洞随它吞噬一颗恒星炸出一个剩菜的喷射的描画。(Image credit: Carl Knox – OzGrav, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Swinburne University of Technology)

多亏一个直接炸向地球的恒星的喷射，天文学家已经做出了一个最遥远的撕裂开一颗恒星并盛宴在它上的黑洞的观测。

因为喷流被直接定向地球，被这个黑洞对这颗恒星的天文学家叫潮汐破坏事件（TDE）的剧烈破坏在可见光下是可以观测到的。因此，这一发现可能标志一种来观察这些极端事件的新方法，这种极端事件实际上只在高能光中被探测到，比如伽马射线和x射线。

当恒星离黑洞太近徘徊时潮汐破坏事件发生。黑洞用难以置信的由它的引力的影响创造的强大的潮汐力撕裂开恒星。在大约1%的潮汐破坏事件中，黑洞也从它的两极炸出等离子体和辐射的射流。

英国莱斯特大学的天文学家该新研究的合著者尼尔·坦维尔在欧洲南方天文台（ESO）的一份声明中说，“我们仅已经看到过少数的喷射的潮汐破坏事件，它们仍然非常异域的并且是贫瘠理解的事件”。 欧洲南方天文台操作着研究中使用的一些望远镜。“因此天文学家们恒定的在狩猎这些极端事件来了解这些喷流实际上怎样被创造以及为什么这么小部分的潮汐破坏事件产生它们”。

这个标榜为2022cmc的潮汐破坏事件发现今年2月到来，当一个在加州的兹威基瞬变设施（ZTF）的勘察望远镜发出关于一个不寻常的可见光来源的警报时欧洲南方天文台在智利北部的阿塔卡马沙漠地区的非常大望远镜（VLT）然后跳去检查。这对天文学家是一种常见的动态：像兹威基瞬变设施一样的勘察望远镜扫描过天空寻找短暂和极端事件的迹象，像非常大望远镜一样的更聚焦的望远镜能继续跟踪上，进行更详细的观察。

  AT2022 cmc首先类似于一个伽马射线暴（GRB），在已知宇宙中最强大的电磁辐射源，它的起源仍然不清楚的。来观测这些罕见而神秘的光爆炸的一个机会敦促天文学家来在AT2022cmc上训练各种望远镜包括非常大望远镜，它用x射手摄谱仪研究了这一事件。总共有21个望远镜以各种波长的光观测到了AT2022cmc的光，包括哈勃太空望远镜和国际空间站上的中子星内部组成探测器（(NICER）x射线仪器。

艺术家的被一个黑洞吞噬的恒星产生的一束x射线的描画。光束冲击物质来释放其他类型的光。 (Image credit: Zwicky Transient Facility/R.Hurt (Caltech/IPAC))

丰富的数据揭示两个奇怪的观测。首先，AT2022cmc的来源被位于距离地球一个前所未有的距离，当这个138亿岁老的宇宙只是它当前年龄的三分之一时光开始了它的旅程。其次，这次事件并不是一次伽马射线暴。

麻省理工学院天体物理学家其中一项研究的第一作者帕瑟姆在一份声明中说，“前三天事情看起来相当正常”。

然后我们用x射线望远镜观察它，我们发现的是光源太亮了，他说的是中子星内部组成探测器观测，指出信号仍然比迄今为止来自任何伽马射线暴看到的余辉更强100倍。这是某些超常的。

艺术家的一个超大质量黑洞撕裂开一颗恒星并炸出恒星的物质的印象。  (Image credit: ESO/M.Kornmesser)

在全球范围内，共有21个望远镜以不同波长的光观测到了AT2022cmc，从高能伽马射线到低能量无线电波。然后，天文学家可以将这些数据与其他暴力事件的观测比较，比如坍塌的恒星和叫千新星的强大宇宙爆炸。

唯一与这些望远镜记录的光剖面相匹配的场景是罕见的案例当一个包含以光速的99.99%直接指向地球移动的物质的一个潮汐破坏事件射流。

丹麦DTU空间的天文学家新研究的合著者乔格思勒娄大思在欧洲南方天文台的声明中说，“因为相对论性喷流指向我们，它使这个事件比它会另外出现的远更亮，并且在更广泛的电磁波谱范围内是可见的”。

帕瑟姆说，也就是说这个喷流仍然相当明亮的------如此明亮以至于天文学家计算出黑洞正在每年消耗值大约是太阳的一半的质量，他补充说这个体积暗示研究人员很早就发现了这一事件。“很多这种潮汐的破坏发生在早期，我们能够刚好在开始时捕捉到这个事件，在黑洞开始吞恒星的一周内”。

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这个潮汐破坏事件距离地球的距离并不是AT2022cmc的唯一破纪录的方面。以前像这样的喷射的潮汐破坏事件仅已经被在伽马射线和x射线等高能辐射中发现：这是第一次在光学光中已经看到这些猛烈的恒星杀事件。

因此，在光学光中AT2022cmc的观测可以为跨广阔的空间探测这些射流发射的潮汐破坏事件提供一种全新的方法，从而允许这些罕见事件和触发它们的黑洞的更深的研究。

这项研究在周三（11月30日）发表在《自然》杂志上的两篇论文中进行了描述。