【原】黑洞撕裂恒星！全新發(fā)現(xiàn)！

天文在線 2024-08-20 發(fā)布于云南

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新發(fā)現(xiàn)！

難道是黑洞在搞鬼！

“發(fā)光快速冷卻體”，一個很新的東西！

超強力太空大爆炸！可能是由黑洞撕裂恒星引發(fā)！

此爆炸兩周內(nèi)所釋放的能量，幾乎等于太陽一生所釋放的能量。

一副描繪了一個黑洞撕裂一顆恒星的插圖，這類事件可能是導(dǎo)致發(fā)光快速冷卻現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。發(fā)光快速冷卻被認作是宇宙中最劇烈、最迅速的爆炸。

一個全新類型的宇宙級爆炸案例，可能是由小型或中型的黑洞撕裂恒星造成的，這種爆炸的威力遠超大多數(shù)超新星。

天文學(xué)家們通過位于夏威夷、智利和南非的ATLAS自動化望遠鏡網(wǎng)絡(luò)，從距地球約20億光年的一個紅色星系中看到了這場被命名為AT2022aedm的爆炸，并很快認定這是前所未見得。

“我們一直在尋找非標(biāo)準(zhǔn)類型及表現(xiàn)怪異的超新星，每年都會發(fā)現(xiàn)數(shù)百顆甚至數(shù)千顆這類超新星?！边@一發(fā)現(xiàn)背后的團隊負責(zé)人、貝爾法斯特女王大學(xué)的天體物理學(xué)家馬特·尼科爾（Matt Nicholl）在太空網(wǎng)上發(fā)文表示：“AT2022aedm之所以引人注目，是因為，它是我們見過的最明亮的爆炸之一，也是在達到峰值（在爆炸過程中達到的最大亮度或最大能量釋放狀態(tài)）后，能量消散最快的爆炸之一?！?/p>

尼科爾和其團隊發(fā)現(xiàn)的這次爆炸所釋放出的能量是一顆普通超新星所釋放能量的100倍。加之，通常超新星會在幾個月內(nèi)消散，但尼科爾指出，AT2022aedm在短短14天內(nèi)就消散到了其原來亮度的1％，而后就完全消失了。這意味著AT2022aedm僅用兩周時間就可以釋放出太陽整整一生——100億年的能量。

難怪AT2022aedm會給團隊帶來沖擊，并為自己贏得一個類別——此次發(fā)現(xiàn)后，科學(xué)家們將其定義為首個發(fā)光快速冷卻體（Luminous Fast Cooler，簡稱LFC）。此名不僅致敬了其非同尋常的爆炸量級，同時也致敬了尼科爾和同事們對英超足球隊利物浦足球俱樂部的熱愛，此足球俱樂部的縮寫名亦為“LFC“。

尼科爾解釋道：“我認為解釋像AT2022aedm這類LFC，最有希望的模型可能會涉及黑洞摧毀恒星?！?/p>

這是他和他的團隊在初次排除一些不可靠猜想后得到的結(jié)論。

不尋常的猜想：如何將矛頭指向破壞性黑洞

尼科爾和貝爾法斯特女王大學(xué)的科學(xué)家們首先要做的是排除宇宙災(zāi)變的一些常見猜想。

這次爆炸的威力極強，速度極快，已完全不同于常規(guī)的超新星爆炸。而觀察此次爆炸起源處，這些剛好成為了辨別發(fā)光快速冷卻體（FLC）——這種全新現(xiàn)象的有利特征。

超新星最常見的類型之一，是當(dāng)質(zhì)量超過太陽8倍的巨大恒星耗盡核聚變?nèi)剂蠒r，所形成的核塌縮超新星（又稱Ⅱ型超新星，英文:Super nova Ⅱ）。恒星內(nèi)核不再能夠?qū)挂ψ饔?，最終坍縮，并在恒星外層的星際殘骸中心留下一個黑洞或一顆中子星。

尼科爾解釋道：“AT2022aedm不可能是一顆普通的核塌縮超新星，因為在它所在的星系，只發(fā)現(xiàn)了古老的低質(zhì)量恒星，它的質(zhì)量遠不足太陽質(zhì)量的8倍，而這卻是超新星形成的必要條件?！?/p>

另一種可能，當(dāng)被稱為白矮星的恒星殘余從伴星上剝離物質(zhì)時，會發(fā)生一種常見的太空爆炸，即Ia型超新星。這種物質(zhì)的剝離，使白矮星超過了觸發(fā)超新星和產(chǎn)生中子星或黑洞所需的質(zhì)量極限，而這些事件都會存在輻射外散。因此，天文學(xué)家們稱它們?yōu)椤皹?biāo)準(zhǔn)燭光”（即宇宙中已知光度的天體，這些天體被用作測量天體距離的重要工具），并用它們來精確計算宇宙距離。

然而AT2022aedm看起來卻完全不像它們。

這導(dǎo)致團隊將矛頭指向黑洞。但即便如此，他們還是能夠排除一些常見的猜想。

一位藝術(shù)家對恒星在接近超大質(zhì)量黑洞而被撕裂時的想象圖（圖片來源:ESO/M。Kornmesser）

超大質(zhì)量黑洞被清除

黑洞撕裂恒星并吞噬恒星殘骸的事件非常罕見，但并非未知。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了許多所謂的“潮汐瓦解事件”（又稱TDEs）的例子，以及其暴力過程中發(fā)出的光。

潮汐瓦解事件（TDEs）通常發(fā)生在恒星危險接近位于星系中心的巨型超大質(zhì)量黑洞時。這個黑洞的質(zhì)量可能是我們太陽的數(shù)百萬甚至數(shù)十億倍。這些巨型黑洞的引力作用在其恒星主體中產(chǎn)生了巨大的潮汐力，拉伸并擠壓恒星本體，在一個被稱為“拉面效應(yīng)（又稱意大利面化）“的過程中將恒星撕裂。

然而，尼科爾和他的團隊立刻發(fā)現(xiàn)，這種發(fā)光快速冷卻體（LFC）的出現(xiàn)，不可能是超大質(zhì)量黑洞驅(qū)使任何潮汐瓦解行為可以造成的。再者，這一定程度上是取決于發(fā)光快速冷卻體的起源處。超大質(zhì)量黑洞位于星系的中心，尼科爾說，AT2022aedm是在遠離其母星系中心的地方看到的。這意味著一個較小的黑洞（不位于星系中心）可能才是發(fā)光快速冷卻體（LFC）的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

他繼續(xù)說道：“如果你發(fā)現(xiàn)一個質(zhì)量較低的黑洞，處于恒星密度較高的環(huán)境中，且其中有一顆恒星離黑洞非常非常近，那么，即使是質(zhì)量僅為太陽質(zhì)量10倍到100倍的黑洞，也有可能撕裂并吞噬其中一顆恒星?！?/p>

尼科爾補充道，他和他的團隊還有一個更有趣的猜想沒有排除。

發(fā)光快速冷卻體（LFC）還有可能是一個“中型”或中等質(zhì)量黑洞的杰作，該黑洞在尺寸上位于恒星質(zhì)量黑洞與超大質(zhì)量黑洞之間，質(zhì)量是太陽的100到幾千倍。

這是一個誘人的前景，不僅因為中等質(zhì)量黑洞仍然難以捉摸，還因為研究它們有助于解釋超大質(zhì)量黑洞在宇宙歷史早期是如何發(fā)展到如此可怕的大小的。

中等質(zhì)量黑洞預(yù)計會吞噬恒星，它們不一定位于星系的中心，因為它們可能會被更大的黑洞踢出中心?！蹦峥茽柋硎荆骸癓FC可能與中等質(zhì)量黑洞有關(guān)，如果真是這樣，它們將為我們找到并解決中等質(zhì)量黑洞提供一種新的方法?！?/p>

“就試圖了解超大質(zhì)量黑洞是如何變得如此之大而言，這可能是能做的最重要的事情?！?/p>

該團隊在LFC調(diào)查方面已取得了極大的進展，通過檔案數(shù)據(jù)搜索，成功找到了兩個與AT2022aedm匹配的“懸案”。這表明，在這之前人們就曾發(fā)現(xiàn)過這類強大的宇宙爆炸，只是被數(shù)據(jù)掩蓋了，沒有被找到。

尼科爾的下一步研究是球狀星團，球狀星團是密度極高的恒星群，可以為中小型黑洞摧毀恒星和發(fā)射LFC提供所需條件。

即便這次搜索成功了，但這位天體物理學(xué)家對于發(fā)現(xiàn)全新事物的興奮感也不可能減弱。

“我們仰望天空已久，有時人們可能會認為我們已經(jīng)看到了外面的一切。”尼科爾總結(jié)道。“我認為這樣的事情真的很令人興奮，因為它們提醒著我們，我們需要建造一臺新的望遠鏡，那時就會發(fā)現(xiàn)，宇宙依然存在很多驚喜。我們將發(fā)現(xiàn)更多新事物，并期待它們可以幫助我們?nèi)ジ玫牧私庥钪妗！?/p>

該團隊的研究于9月1日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志通訊》上。

BY:Robert Lea

FY:Chase

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選文：天文志愿文章組-

翻譯：天文志愿文章組-Chase

審核：天文志愿文章組-

終審：天文志愿文章組-零度星系

排版：天文志愿文章組-零度星系

美觀：天文志愿文章組-

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