超質量黑洞吞噬的恆星可能比我們所理解的還要多

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它是宇宙中最激烈的結束之一:一顆恆星太靠近一個超質量黑洞,被黑洞驚人的引力撕裂

當一顆恆星像這樣被撕裂時,被稱為潮汐瓦解事件(tidal disruption event,TDE)。然而科學家現在發現到證據,這樣的恆星死亡可能比我們所想像的更為普遍。

Simulation of gas cloud after close approach to the black hole at the centre of the Milky Way

直到現在,潮汐瓦解事件只有在巡視天空、注視那些包含在數以千計的星系裡的巨大恆星系統時,曾經被觀察到。因為這樣,天文學家認為這些極端事件是非常罕見的 或許在1個星系每1萬年到10萬年才發生一次。

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但來自英國謝菲爾德大學(University of Sheffield)的一個團隊,在十年期間內,在一個只有15個星系的非常小型的天空調查,發現到他們認為是一個潮汐瓦解事件正在發生的跡象

如果他們是正確的話,這種機會偵測暗示著潮汐瓦解事件可能比我們以前估計的還要頻繁1百倍;也就是說,假如滿足某些條件的話。

天文學家James Mullaney解釋:「15個星系的每1個,正在經歷與鄰近星系的’宇宙碰撞’。」

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「我們驚人的研究成果顯示,當星系碰撞時,潮汐瓦解事件的發生率會戲劇性地增加。這可能是當它們合併在一起時,由於碰撞導致大量的恆星在這兩個星系中心的超質黑洞附近形成。」

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回到2005年,這個團隊首次觀察這15個正在碰撞的星系。但是在10年後再次觀察它們時,他們注意到一些不尋常的事物。

團隊成員之一的Rob Spence說:「當我們在2015年再次觀察這個樣本時,我們注意到一個星系,F01004-2237,看起來截然不同。」

F01004-2237星系距離地球大約17億光年,而且它是一個所謂的超明亮紅外線星系(ultra-luminous infrared galaxy)。它的恆星系統發出亮度比我們銀河系還要亮高達1千倍的紅外線

這種強烈亮度的原因是因為它們實際上代表兩個不同的星系的碰撞。由於合併,增加了恆星的形成率(又叫做星暴星系(starburst galaxy))。

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The magnificent starburst galaxy Messier 82

但是2015年的數據並不只有顯示所期待的F01004-2237星系強烈亮度的程度,還意味著自2005年以來,這個星系發生的一些事情。

Spence說:「這使得我們研究卡塔利納巡天計畫(Catalina Sky Survey)的數據,它監視在天空中隨著時間而變化的物體亮度。」

「我們發現在2010年,F01004-2237星系的亮度戲劇性地閃耀。」

根據這個團隊,這個閃耀不是一顆超新星,它也不像當很小量的物質在掉入超質量黑洞被加熱時 ,你所看到的燈光秀。相反的,它是潮汐瓦解事件的特徵。

如果他們是對的話,潮汐瓦解事件可能比我們想像的多很多。但不是每個人都確定我們所擁有的F01004-2237星系的有限數據,在實際上證實了這個團隊所認為的潮汐瓦解事件。

來自哥倫比亞大學(Columbia University)、沒有參與這項研究的天文物理學家Nicholas Stone告訴美國流行科技網誌Gizmodo:「首先,讓我說,在星暴星系中找到潮汐瓦解事件,雖然這些作者似乎已經找到,是一項重要的發現,因為它從未被看見過。」

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「然而,我認為也許需要更多的後續觀察,來確認這個潮汐瓦解事件的目標物,是真正的潮汐瓦解事件。」

如果接下來的觀察能夠證實這的確是潮汐瓦解事件的話,那麼影響可以說是很大的。

這可能意味著由於星系合併,這些激烈的恆星死亡是一個更常見的現象,可以教導我們關於超質量黑洞本身形成的一些新事物。

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Mullaney告訴在科技網站Inverse的Rosalie Chan:「隨著潮汐瓦解事件比之前認為的更普遍,有可能高達黑洞質量的4分之1,是可能透過吞噬恆星累積而成的。」

關於這個假設,我們必須觀察未來的研究怎麼說。但對他們來說,對於這個明亮的光來自於F01004-2237星系,這些研究人員是毫無疑問的。

Mullaney說:「要使氦氣發出像這樣的光,需要極大的能量。」

「只有幾個過程能夠在星系規模上提供這麼多能量,例如超新星爆炸或潮汐瓦解事件。在我們的例子,這個星系發亮的方式排除了超新星,使得潮汐瓦解事件成為唯一可能的選擇。」

這項研究成果報導於自然天文學期刊(Nature Astronomy)。

「語音合成由賽微科技提供」

來源:ScienceAlert