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標題: 恆星逃離超大質量黑洞﹐留下它的伴侶 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2025-1-17 05:08 AM 標題: 恆星逃離超大質量黑洞﹐留下它的伴侶

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　　天文學家目睹了一個超大質量黑洞在一次罕見而強大的事件中兩次閃爍﹐享受著恆星大餐。這種雙閃潮汐破壞事件(TDE)可能是由於黑洞捕獲雙星﹐使一顆恆星逃逸﹐然後吞噬另一顆恆星造成的。如果是這樣﹐對這一事件的進一步觀察﹐即ASASSN-22ci﹐可以解開重複TDE的謎團。
　　TDE非常強大﹐可以在數十億光年外看到。然而﹐不常見的是看到TDE爆炸兩次或兩次以上。這使得ASASSN-22ci﹐一個位於WISEA J122045.05+493304.7星系中心﹑距離地球約4.08億光年的超大質量黑洞的結果﹐確實是一個罕見而重要的事件。研究團隊表示﹕「迄今為止﹐只有少數TDE顯示出多次耀斑。最近的估計表明﹐這些事件的發生率可能比典型的TDE低15到20倍左右。」「雖然這些事件可能很罕見﹐但它們有可能對我們對TDE物理學的理解產生巨大影響﹐使我們能夠以前所未有的細節研究TDE的最早階段。」。
　　2022年2月超新星全天自動巡天(ASAS-SN)探測到ASASSN-22ci的第一次閃光。起初﹐它似乎是一個普通的TDE。然而﹐720天後當研究人員利用ASAS-SN﹑Zwicky瞬態設施(ZTF)和小行星對地撞擊最後警報系統(ATLAS)跟進這一事件時﹐ASASSN-22ci再次燃燒﹐這讓他們感到驚訝。
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　　具有諷刺意味的是﹐ASASSN-22ci在重複TDES中的獨特之處在於它看起來有多「正常」。研究人員說﹕「ASASSN-22ci很特別﹐因為它的光曲線和光譜是顯示多個耀斑的一小群TDE中最『正常』的。」。「此外﹐它的兩個耀斑都在紫外線和X射線光測量和光譜學中得到了很好的研究﹐使我們能夠有力地比較兩個耀斑之間的特性。」。
　　這一信息收集包括確定ASASSN-22ci的超大質量黑洞的質量。該研究團隊估計﹐中心超大質量黑洞的質量約為300萬太陽質量。這使得它的質量略小於銀河系的超大質量黑洞人馬座A*(Sgr A*)。之前對這一事件的調查表明﹐參與這些耀斑的恆星可能具有與太陽相似的質量。然而﹐尚不清楚的是﹐這顆恆星是否有一個二元伴侶逃脫了如此可怕的命運。
　　當不幸的恆星過於靠近超大質量黑洞時﹐黑洞質量產生的巨大引力(可能是太陽質量的數百萬甚至數十億倍)會在恆星內部產生巨大的潮汐力。這些力水平擠壓恆星﹐同時垂直拉伸恆星。因此﹐在一個被稱為「麵條化」的過程中﹐這顆恆星被還原成一股巨大的恆星「麵條」流。這種等離子體麵條在一個稱為吸積盤的扁平雲中包裹著超大質量黑洞。從那裡﹐一些物質逐漸被注入黑洞。
　　雖然科學家們目前還不確定是什麼導致了雙重燃燒的TDE﹐但他們推測﹐原因可能是一個超大質量黑洞在一個稱為「Hills捕獲」的過程中捕獲了一個由兩顆恆星組成的雙星系統。研究人員解釋說﹕「當一個緊密結合的雙星系統靠近超大質量黑洞並被部分破壞時﹐就會發生所謂的Hills捕獲。」。「這次相遇後﹐其中一顆恆星以高速拋出。」剩下的恆星被束縛在一個類似於扁平圓的軌道上的黑洞上。這個高度橢圓的軌道將恆星帶離黑洞更遠﹐然後將其擺動回更近的地方。在這種情況下﹐剩下的恆星更有可能經歷重複的「部分TDE」﹐這意味著它不會立即被完全摧毀﹐並且可能會再次被破壞。
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　　夏威夷大學天文學家解釋說﹐如果剩餘恆星的最近距離在超大質量黑洞的「潮汐半徑」內﹐就會發生這種情況。每次恆星經過黑洞時﹐進一步的破壞都會產生另一個耀斑。研究人員說﹕「最終﹐這顆恆星將被完全破壞﹐不會發生進一步的耀斑。」研究人員補充說﹐ASASSN-22ci的兩次耀斑的均勻性似乎表明﹐它們是由黑洞反覆破壞同一顆恆星造成的。研究人員繼續說道﹕「儘管我們還不確定﹐但兩次耀斑的相似性以及耀斑在時間上相對於典型TDE速率的短暫間隔表明﹐一顆恆星被破壞了兩次。」。「觀測到的兩次耀斑峰值亮度之間的間隔為720天。假設這是Hills捕獲導致的重複TDE﹐這可能是倖存恆星的軌道週期。」。
　　當然﹐研究人員急於證實這一理論。幸運的是﹐他們不僅知道去哪裡看﹐還知道什麼時候看。如果單顆恆星反覆被擾亂的擬議情景是ASASSN-22ci的正確情景﹐那麼該團隊預計會出現第三次耀斑。研究人員說﹕「預測第三次耀斑何時發生是基於觀測到的兩次耀斑的分離。」。「如果這種分離是恆星的軌道週期﹐我們預計在2026年初恆星下次靠近超大質量黑洞時會出現另一次耀斑。」。
　　如果該團隊在2026年2月4日或前後未能看到TDE的另一次耀斑﹐那麼這並不能證明希爾的捕獲不是ASASSN-22ci雙重耀斑的原因。研究人員說﹕「這顆恆星可能在第二次耀斑中完全被破壞﹐不會產生第三次耀斑。」。「還有一種可能性是﹐這兩個耀斑是獨立的TDE﹐如果是這樣﹐我們就不會看到第三個TDE。」。
　　ASASSN-22ci潛在的第三次耀斑的可預測性也有助於研究這些強大而具有破壞性的事件。這是因為它為天文學家提供了開始高級觀測的提示﹐而不是等待偶然捕捉到TDE。研究人員說﹕「我們可以更早地開始觀測並嘗試在碎片流進入吸積流時觀測TDE的最早階段。」。「對於典型的TDE來說﹐這基本上是不可能做到的﹐因為你不知道它們什麼時候會發生。」。
　　如果研究小組檢測到另一次耀斑﹐科學家們將啟動一項後續計劃﹐在第三次耀斑期間獲取數據並將其與ASASSN-22ci的前兩次耀斑進行比較。這可能會揭示這款TDE是否還有更多驚喜。研究人員說﹕「我最驚訝的是﹐這種看似普通的TDE竟然會表現出這種行為。」。「這是一個有希望的跡象﹐表明仍然有新的﹑令人興奮的途徑來探索潮汐破壞事件﹐並將其用作超大質量黑洞的探測器。」。
　　該團隊的研究可以在存儲庫網站arXiv上以同行評審前的論文形式獲得。

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