黑洞三年沒(méi)吃飯卻以50%光速吐了，哈佛天文學(xué)家：我一生中最偉大的發(fā)現(xiàn)

十三 2022-10-16 13:56:21 來(lái)源：量子位

Alex 夢(mèng)晨 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號(hào) QbitAI

沉寂三年的黑洞，再次點(diǎn)亮夜空。

大量天文臺(tái)齊刷刷把望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)它，然后……科學(xué)家們就都蒙圈了。

上次它被觀(guān)測(cè)到是因?yàn)橥淌闪艘活w恒星，這一次居然是它時(shí)隔三年又“吐”了：

大量恒星物質(zhì)以50%光速噴涌而出，成為史上觀(guān)測(cè)到最亮的黑洞噴射事件之一。

△示意圖

來(lái)自哈佛-史密森天體物理中心的Yvette Cendes是最早觀(guān)測(cè)到這個(gè)事件的人之一。

她說(shuō)“從來(lái)沒(méi)有人沒(méi)見(jiàn)過(guò)這種情況”，并認(rèn)為這將幫助人類(lèi)進(jìn)一步解開(kāi)黑洞身上的更多秘密。

與以往相比，這次事件有兩點(diǎn)不尋常之處：

首先，黑洞通常是“吃不下的馬上就吐”，延遲幾年的情況就像飯后很久突然打了個(gè)嗝。

其次，以往黑洞向外噴射物質(zhì)的速度也就10%光速，這次速度卻是足足5倍。

Cendes在論文發(fā)布的時(shí)候激動(dòng)地寫(xiě)到：

這是我一生中最偉大的發(fā)現(xiàn)。

黑洞飯后打嗝

黑洞撕碎一顆靠得太近的恒星稱(chēng)為潮汐破壞事件（Tidal Disruption Event，TDE）。

相當(dāng)于黑洞把恒星撕成一根面條狀，越過(guò)視界的物質(zhì)包括光都會(huì)被吞噬。

剩余的有一部分會(huì)在黑洞周?chē)D(zhuǎn)形成吸積盤(pán)（Accretion Disk），發(fā)出強(qiáng)大X射線(xiàn)和可見(jiàn)光組成的耀斑。

還有一部分則會(huì)被猛烈噴射而出。

△模擬演示

2018年10月，距離地球6.65億光年的地方，Cendes的團(tuán)隊(duì)觀(guān)測(cè)到一起TDE事件，命名為AT2018hyz。

好幾個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡花了好幾個(gè)月時(shí)間觀(guān)察，卻只觀(guān)察到耀斑，并沒(méi)有噴射。

射電望遠(yuǎn)鏡的使用時(shí)間很寶貴，研究團(tuán)隊(duì)無(wú)法在它身上投入太多，只得轉(zhuǎn)移到別的目標(biāo)。

直到2021年6月，團(tuán)隊(duì)終于有時(shí)間去重新檢查這幾年來(lái)觀(guān)測(cè)到的TDE。

他們驚訝的發(fā)現(xiàn)AT2018hyz又亮了，而且是在5GHz有1.4 mJy射電通量密度，用通俗的話(huà)說(shuō)就是“賊特喵的亮”。

有了這個(gè)發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)開(kāi)始瘋狂為這個(gè)項(xiàng)目申請(qǐng)更多觀(guān)測(cè)時(shí)間，請(qǐng)求南半球的澳大利亞智利南非等天文臺(tái)，以及NASA的錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺(tái)加入。

分析了大量數(shù)據(jù)后，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)這次TDE事件有了更多了解。

比如三年前被吞噬的恒星質(zhì)量大約是太陽(yáng)的1/10，以及這次噴射最早可能從2020年11月開(kāi)始，也就是吞噬的第750天左右。

但就是無(wú)法解釋一個(gè)問(wèn)題——

為什么延遲這么久？

總的來(lái)說(shuō)，團(tuán)隊(duì)提出過(guò)3個(gè)猜想，卻幾乎都被觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算模擬一一否定。

首先一個(gè)容易想到的思路是密度的突然變化。

但數(shù)據(jù)支撐不起這個(gè)說(shuō)法，AT2018hyz無(wú)論吸積盤(pán)的密度還是噴射流的密度在黑洞中都算低的。

第二個(gè)思路，會(huì)不會(huì)更早的噴射方向并不指向地球，所以沒(méi)有被看到？

根據(jù)亮度增加的速度計(jì)算也不太可能，這種猜想也被否定。

第三個(gè)思路，會(huì)不會(huì)其實(shí)存在兩股噴射流，以奇怪的方式相互作用？

這部分的計(jì)算比較復(fù)雜，放在了論文的附錄部分。大致結(jié)論是這種情況可能存在，但還是解釋不了噴射流在數(shù)百天時(shí)間尺度上快速演變的問(wèn)題。

最后Cendes只能想到另一種可能，也就是X射線(xiàn)雙星。

當(dāng)一顆早期恒星與另一顆致密的中子星或黑洞距離很近時(shí)，物質(zhì)會(huì)持續(xù)的流動(dòng)過(guò)去，發(fā)出大量X射線(xiàn)。

不過(guò)這種現(xiàn)象以前只在較小的黑洞上觀(guān)察到過(guò)，像AT2018hyz這樣的超大質(zhì)量黑洞還缺乏相關(guān)證據(jù)。

總而言之，關(guān)于黑洞這次為啥隔了這么久才噴出恒星物質(zhì)，研究者表示還不能確定。

在論文的最后，研究團(tuán)隊(duì)表示他們還將繼續(xù)觀(guān)測(cè)下去。

除了搞清楚AT2018hyz發(fā)生的原因以外，也在研究類(lèi)似的現(xiàn)象是否更為普遍，另一篇系統(tǒng)性分析更多TDE事件的論文也在準(zhǔn)備中了。

論文地址：
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac88d0

參考鏈接：
[1]https://www.cfa.harvard.edu/news/weve-never-seen-anything-black-hole-spews-out-material-years-after-shredding-star
[2]https://twitter.com/whereisyvette/status/1542526740140101632
[3]https://www.youtube.com/watch?v=AKCp-1OGGP4