宇宙犯罪现场揭示 黑洞如何将恒星变成“意大利面条”形状

　　一个宇宙犯罪现场揭示了黑洞饮食习惯的细节。在一项新的研究中，天文学家研究了超大质量黑洞对恒星的破坏，揭示了这些宇宙巨人是如何消耗那些过于靠近他们的物体的物质的。研究表明，大量的这种物质被吹离黑洞，而不是被黑洞消耗掉。

　　这一可怕的行为发生在距离地球2.15亿光年的地方，于2019年10月首次被观测到，代表了一颗类似太阳的恒星被质量超过100万倍的黑洞摧毁的后果。这是天文学家发现的黑洞产生的巨大潮汐力将恒星体“分离”的最近例子。

　　这个所谓的潮汐瓦解事件(TDE)发生在波江座的一个螺旋星系中。这是第一次这种类型的事件在可见光下足够亮，让天文学家能够研究恒星物质粉碎后发生的细节。

　　通过观察事件中的光偏振，加州大学伯克利分校的研究人员推断，大部分恒星物质是以高达2200万英里/小时(3500万公里/小时)的速度从黑洞中爆炸出来的。

　　这个被命名为AT2019qiz的爆炸产生了一团气体，这些新的偏振光观测显示它是球对称的。这个气体云的宽度是地球到太阳平均距离的200倍。这意味着它的半径比我们地球的轨道大100倍，其外边缘距离中心黑洞约9.3亿英里(15亿公里)。

　　“超大质量黑洞能做的最疯狂的事情之一就是通过其巨大的潮汐力撕碎一颗恒星。”加州大学伯克利分校的天文学家文彬·卢(音译)在一份声明中说，他是描述这些观察结果的一篇新论文的合著者。“这些恒星潮汐破裂事件是天文学家了解星系中心超大质量黑洞存在并测量其属性的极少数方法之一。然而，由于数值模拟此类事件的计算成本极高，天文学家仍然不了解潮汐中断后的复杂过程。”

　　新的发现可以解释为什么天文学家没有看到来自其他TDE的高能辐射，如X射线。这种辐射是在恒星的物质被拖入黑洞周围的薄圆盘时产生的。这种物质在盘中被加热，产生高能辐射，这也是物质落入黑洞时产生的结果。这些排放物被强风吹出的气体云所掩盖。

　　“这项观察排除了理论上已经提出的一类解决方案，并给了我们一个更强的约束黑洞周围气体会发生什么。”加州大学伯克利分校天文学研究生、论文第一作者Kishore Patra在声明中说。“人们已经看到了风从这些事件中产生的其他证据，我认为这项极化研究肯定会使这一证据更加有力，从某种意义上说，如果没有足够的风，你就不会得到球形几何形状。

　　这些结果似乎与许多天文学家提出的理论相矛盾：当恒星被黑洞摧毁时，就会形成高度不对称的吸积盘。这样的圆盘会呈现高度的偏振光——这在TDE中是看不到的。

　　2019年11月对这一事件的第二组观测显示，它发出的光只是轻微偏振。该团队表示，这一发现表明喷射物质的气体云已经变得足够稀薄，足以揭示黑洞周围的不对称气体结构。

　　Petra说:“吸积盘本身足够热，可以以X射线的形式发出大部分光线，但这些光线必须穿过这片云，在它逃离这片云之前，会有许多光的散射、吸收和再发射。”“在每一个过程中，光都会损失一些光子能量，一直到紫外线和光能。最终的散射决定了光子的偏振态。因此，通过测量偏振，我们可以推断出最终散射发生的表面几何形状。”

　　Petra补充说，研究小组观察到的这颗恒星的“临终场景”可能不适用于“古怪”的TDEs，在这种TDEs中，物质射流仅以接近光速的速度从黑洞的两极喷射出来。要回答这个问题，需要对TDEs进行进一步的极化研究。

　　“极化研究非常具有挑战性，全世界很少有人精通该技术来利用它，”Petra说。“因此，这是潮汐破坏事件的未知领域。”

　　两组观测均使用加利福尼亚州圣何塞附近利克天文台的 3 米（10 英尺）Shane 望远镜进行。该望远镜配备了 Kast 光谱仪，这是一种可以确定整个光谱中光的偏振的仪器。