當(dāng)恒星太靠近超大質(zhì)量黑洞時(shí)，潮汐力將其撕裂，當(dāng)來(lái)自恒星的物質(zhì)掉入黑洞時(shí)，產(chǎn)生明亮的輻射。天文學(xué)家研究了來(lái)自這些“潮汐破壞事件”(TDE)的光，以了解潛伏在星系中心的超大質(zhì)量黑洞的進(jìn)食行為。

加州大學(xué)圣克魯斯分校的天文學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的新的TDE觀測(cè)現(xiàn)在提供了明確的證據(jù)，表明恒星產(chǎn)生的碎片在黑洞周?chē)纬闪艘粋€(gè)旋轉(zhuǎn)盤(pán)，稱為吸積盤(pán)。加州大學(xué)的博士后研究員第一作者洪志剛說(shuō)，理論家一直在爭(zhēng)論潮汐破壞事件期間吸積盤(pán)是否能有效形成，新發(fā)現(xiàn)被發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上并在網(wǎng)上發(fā)布，這將有助于解決這個(gè)問(wèn)題。圣誕老人。

洪說(shuō)：“按照經(jīng)典理論，TDE耀斑由吸積盤(pán)驅(qū)動(dòng)，從內(nèi)部區(qū)域產(chǎn)生X射線，在該區(qū)域中，熱氣體旋入黑洞。” “但是對(duì)于大多數(shù)TDE，我們看不到X射線-它們主要在紫外線和光學(xué)波長(zhǎng)發(fā)光-因此，有人建議，我們看到的不是恒星盤(pán)，而是恒星碎片流碰撞產(chǎn)生的放射。”

UCSC天文學(xué)和天體物理學(xué)教授Enrico Ramirez-Ruiz和香港大學(xué)的Dai Dai的合著者開(kāi)發(fā)了一種理論模型，該模型于2018年發(fā)表，該模型可以解釋為什么盡管在TDE中形成了X射線，但通常在TDE中卻未觀察到X射線吸積盤(pán)。新的觀察結(jié)果為該模型提供了有力的支持。

拉米雷斯·魯伊斯說(shuō)：“這是在這些事件中即使在我們看不到X射線的情況下也會(huì)形成吸積盤(pán)的可靠證據(jù)。” “靠近黑洞的區(qū)域被光學(xué)上濃厚的風(fēng)遮擋，因此我們看不到X射線的發(fā)射，但是我們確實(shí)看到了來(lái)自擴(kuò)展橢圓盤(pán)的光學(xué)光。”

講故事的證據(jù)

吸積盤(pán)的證據(jù)來(lái)自光譜觀察。UCSC天文學(xué)和天體物理學(xué)助理教授Ryan Foley的合著者及其團(tuán)隊(duì)在2018年11月由SuperNovae的全天空自動(dòng)調(diào)查(ASAS-SN)首次檢測(cè)到TDE(命名為AT 2018hyz)后開(kāi)始監(jiān)測(cè)。Foley在2019年1月1日晚上在加州大學(xué)里克天文臺(tái)用3米Shane望遠(yuǎn)鏡觀察TDE時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不尋常的光譜。

他說(shuō)：“我的下巴掉了，我立即知道這會(huì)很有趣。” “最引人注目的是氫線-氫氣的排放-具有雙峰曲線，這與我們所見(jiàn)過(guò)的任何其他TDE不同。”

Foley解釋說(shuō)，頻譜中的雙峰是由多普勒效應(yīng)引起的，多普勒效應(yīng)改變了移動(dòng)物體發(fā)出的光的頻率。在圍繞黑洞盤(pán)旋并以一定角度觀察的吸積盤(pán)中，某些物質(zhì)將向觀察者移動(dòng)，因此它發(fā)出的光將被轉(zhuǎn)移到更高的頻率，而某些物質(zhì)將遠(yuǎn)離探測(cè)器。觀察者，它的光移到了較低的頻率。

弗利說(shuō)：“這是一種相同的效果，它導(dǎo)致賽車(chē)在賽道上行駛時(shí)，汽車(chē)的聲音從高音向高音轉(zhuǎn)變?yōu)榈鸵?，并開(kāi)始遠(yuǎn)離您。” “如果您坐在看臺(tái)上，那么一轉(zhuǎn)彎的汽車(chē)都朝著您移動(dòng)，而另一轉(zhuǎn)彎的汽車(chē)則朝著您移動(dòng)。在吸積盤(pán)中，氣體以類似的方式在黑洞周?chē)苿?dòng)，這就是頻譜中的兩個(gè)峰值。”

團(tuán)隊(duì)在接下來(lái)的幾個(gè)月中繼續(xù)收集數(shù)據(jù)，并隨著時(shí)間的推移用幾臺(tái)望遠(yuǎn)鏡觀察TDE。洪對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，這表明在恒星破裂后的幾周內(nèi)，盤(pán)的形成相對(duì)較快。研究結(jié)果表明，盡管雙峰發(fā)射非常罕見(jiàn)，但在光學(xué)檢測(cè)的TDE中，盤(pán)的形成可能很常見(jiàn)，這取決于諸如盤(pán)相對(duì)于觀察者的傾斜度等因素。

拉米雷斯·魯伊斯說(shuō)：“我認(rèn)為我們很幸運(yùn)。” “我們的模擬表明，我們觀察到的結(jié)果對(duì)傾角非常敏感。有一個(gè)首選的方向可以看到這些雙峰特征，而有一個(gè)不同的方向可以看到X射線輻射。”

他指出，洪對(duì)多波長(zhǎng)后續(xù)觀察的分析，包括光度和光譜數(shù)據(jù)，為這些異常事件提供了前所未有的見(jiàn)解。拉米雷斯·魯伊斯說(shuō)：“有了光譜，我們就可以學(xué)到很多關(guān)于氣體的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，并且對(duì)吸積過(guò)程以及推動(dòng)排放的動(dòng)力有更清晰的了解。”

除了Hung，F(xiàn)oley，Ramirez-Ruiz和UCSC團(tuán)隊(duì)的其他成員外，該論文的合著者還包括哥本哈根Niels Bohr研究所的科學(xué)家(Ramirez-Ruiz擁有Niels Bohr教授職位);香港大學(xué) 澳大利亞墨爾本大學(xué);卡內(nèi)基科學(xué)研究所;和太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所。

觀測(cè)是在智利拉斯坎帕納斯天文臺(tái)的里克天文臺(tái)，WM凱克天文臺(tái)，南方天體研究(SOAR)望遠(yuǎn)鏡和Swope望遠(yuǎn)鏡中獲得的。這項(xiàng)工作得到了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)，戈登和貝蒂摩爾基金會(huì)，戴維和露西爾·帕卡德基金會(huì)以及海辛·西蒙斯基金會(huì)的部分支持。