天文學家們困惑地看著一個超大質量黑洞的日冕迅速消失,直到幾個月後才重新出現。最新研究表明,這一奇怪的事件是由一顆失控的恆星引起的。

概念圖:圓盤狀的熱氣和X射線(顯示為藍白色)包圍著的特大質量黑洞(supermassive black hole)。粉色的條紋展示了被黑洞撕碎的偏離軌道的恆星的殘片正落入黑洞。圖片來源:美國航天局/加州理工學院噴氣推進實驗室(NASA/ JPL-Caltech)

兩年前,天文學家看到了令人困惑的一幕。特大質量黑洞的「洞冕」快速在視野裡變淡、消失,在數月後才重新出現。新研究顯示,這個奇怪的現象可能源於一顆「離家出走」的恆星。

特大質量黑洞位於銀河系的中央,他們和普通黑洞一樣會吸走一切光。因此,它們常被被稱為吸積盤的環狀旋轉氣體包圍,這會使它們周圍看起來閃閃發光。
「洞冕」來自高能粒子產生的 X 射線光,它無視了超大質量黑洞足以吸走一切的力量,因此我們在地球上也可以探測到其輻射。

2018,年,位於約 1 億光年外一星系核心處的超大質量黑洞1ES 1927+654的日冕消失了。
這篇新論文的共同作者、麻省理工學院物理學助理教授艾琳·卡拉 (Erin Kara) 在一份新聞稿中解釋說:「我們預計,發生如此大的亮度變化應該需要數千到數百萬年。但在這個物體中,我們看到其亮度一年內下降了10000個單位,甚至在8小時內上下波動了 100 倍。這種情況我們聞所未聞,非常令人難以置信。」

概念圖:被破壞的日冕和將黑洞與吸積盤分開的間隙。圖片來源:美國航天局/加州理工學院噴氣推進實驗室
然後,在接下來的幾個月裡,X 射線「洞冕」重新出現在視野中,並恢復了從前的亮度。卡拉說,這是「我們第一次看到‘洞冕’消失後又自己恢復,而且我們實時觀測到了這一過程。」
重要的是,正如《天體物理學雜誌快報》(Astrophysical Journal Letters)上的新論文所述,天文學家在「洞冕」開始變暗的前一刻,探測到了一個異常明亮的閃光。根據全星域超新星自動搜尋器(All-Sky Automated Survey for Super-Novae,簡稱ASSA-SN)的記錄,這次閃光比該星系的正常亮度大約亮 40 倍。注意到這一事件後,位於其他天文臺幾個天文學家也開始用其他波長(包括光學和紫外線)觀測並研究這個活動星系核(active galactic nucleus)。

黑洞的「洞冕」是在這次較為強烈的爆發後才開始從視野中消失的。最後,正如卡拉在麻省理工學院的新聞稿中所說:「我們無法再探測到它。這種情況我們見所未見」。
正如新論文所述,黑洞的「消失」是因為它不再吞噬附近的物質,可以說,它的食物供應被突然切斷了。研究人員提出了一個理論以解釋這點,即一顆恆星撞上了黑洞。
依照理論,這顆任性的恆星因為某種原因被撞出其正常軌道衝向了黑洞,它被黑洞巨大的引力撕裂成碎片並被拋灑在吸積盤上。這種快速移動的碎片隨後驅散了一些氣體,在黑洞和吸積盤間製造了一個臨時間隙。

該論文的主要作者,智利聖地亞哥迭戈波塔萊斯大學(Diego Portales University,Santiago of Chile)的天文學家克勞迪奧·裡奇(Claudio Ricci)在美國宇航局的一份聲明中說:「我們很少在黑洞吸積過程中看到這樣的變化。這太奇怪了,起初我們以為可能是資料有問題。當我們知道這個現象是真的的時候,我們興奮極了。但我們也不知道這是什麼情況;和我們溝通過的人中,沒有一個人見過這樣的事情。」

根據該理論,這一空隙最終合上了,且「洞冕」也恢復了活動。
「逃家恆星」假說與觀察結果非常吻合,但它並非如此簡單。比如,天文學家無法解釋為什麼「洞冕」會突然變暗,而非逐漸變暗。而且,我們還需要考慮黑洞磁場線的作用,它可能在製造和維持高能「洞暈」方面發揮了重要作用。
卡拉說:「這些資料有很多謎團,但這十分令人興奮,因為我們正在學習有關宇宙的新知識。我們認為恆星假說是個很好的假設,但我們也會花很長時間來分析這一事件。」
BY: George Dvorsky
FY: 憶染
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選文:天文志願文章組-鋒(QQ:18466393)
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參考資料
1.維基百科全書
2.天文學名詞
3.原文來自:FY: https://gizmodo.com/runaway-star-blamed-for-black-hole-s-bizarre-disappeari-1844417671
參考資料
Supermassive black hole:特大質量黑洞。引自,https://nadc.china-vo.org/astrodict/termdetails?id=18261
Accretion disc:吸積盤,有角動量物質被天體吸積時形成的環繞天體的盤狀結構。引自,https://nadc.china-vo.org/astrodict/termdetails?id=4648
Active galactic nucleus:活動星系核,活動性比一般星系核更強的星系核。其所屬星系兼具下述大部或全部特徵:有很明亮的核,非熱連續譜,明顯發射線,較大的光變,較強的高能光子發射能力等。引自,https://nadc.china-vo.org/astrodict/termdetails?id=4707
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全文排版:天文線上(零度星系)