科學家首觀測黑洞噴流的完整形成與演變,宇宙饕客黑洞用餐吞噬星星過程

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經過逾 10 年數據收集分析,天文學家終於首次從頭到尾觀察到黑洞噴流的形成與擴展!這場戲劇性宇宙餵食秀來自距離地球 1.34 億光年的阿普 299 星系(NGC 3690),一顆質量為太陽 2 倍的倒楣恆星,不幸被一個質量達太陽 2 千萬倍的超大質量黑洞吃掉了。

黑洞是由愛因斯坦廣義相對論所預測的天體,引力大到連光線都無法逃脫,理論上是個只進不出的無底坑。平時它們和宇宙融為一體,只有當哪顆不看路的倒楣恆星經過它時,會將它從沉眠中喚醒,並以強大重力將恆星四分五裂,這一過程稱為潮汐力崩解事件(tidal disruption event)。

這類暴力案件在宇宙並不常見,持續時間也不常,更重要的是,如果黑洞邊吃邊反胃吐出的高速噴流不是剛好指向我們,我們可能根本看不到這些餵食秀。

2005 年 1 月 30 日,芬蘭圖爾庫大學天文學家 Seppo Mattila 團隊利用威廉‧赫歇耳望遠鏡(WHT),於阿普 299 星系檢測到明亮的紅外光源,靠近該星系正中心,他們原先猜測可能是一顆超新星,在結束生命時引起一連串巨大爆發。

但同年晚些時候(7 月 17 日),西班牙安達盧西亞天體物理研究所天文學家 Miguel Perez-Torres 團隊利用甚長基線陣列(Very Long Baseline Array,VLBA),於相同地點發現明亮無線電發射源,Miguel Perez-Torres 意識到兩個團隊很可能在尋找同一對象,兩邊很快一拍即合,開啟長達 10 年以上的合作觀測計畫,共同領導一支由 30 多名科學家組成的國際團隊。

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團隊在研究過程中發現,無線電發射來源 Arp 299-B AT1 是一個明亮的點,並延伸出接近光速的噴射結構(目前噴流尾端距離源頭達 3 光年,比太陽系直徑還長),種種線索都沒有指出這是顆光芒四射的超新星,反而是一個能驅動物質材料以相對論速度射出噴流的潮汐力崩解事件,來自質量為太陽 2 千萬倍的超大質量黑洞粉碎一顆倒楣恆星。

研究人員表示,這道噴流 10 年內透過紅外光與無線電波釋放超過1.5×10 ^ 52 的能量,約太陽每年釋放能量的 1,250 億倍;他們還進一步指出,潮汐力崩解事件在可見光或 X 射線觀測中波長不明顯,可能是因為周遭的星際氣體與塵埃吸收掉兩者,再重新輻射為紅外光,這次的研究或許有助於解釋為什麼潮汐崩解事件不如理論預測那般明亮。

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這不是天文學家第一次看到潮汐力崩解事件,但卻是第一次得到噴流如何形成與演變的完整系列圖像。

該團隊擁有超過 10 年的觀測數據,為我們提供大量黑洞如何撕裂恆星並形成噴流的資訊,如果科學家的假設正確,就代表我們可以利用電波望遠鏡和紅外望遠鏡來搜尋潮汐力崩解事件,找出更多不幸「命喪洞口」的恆星。

影片來自於Youtube-SciNews頻道,關於黑洞潮汐力崩解事件的動畫影片。

研究已發表在《科學》期刊。

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來源:NASA、美國國家電波天文台、technews