这就是黑洞吃恒星时的样子

虽然黑洞和蹒跚学步的孩子似乎没有太多共同点，但它们在一个方面却非常相似：两者都是乱七八糟的食客，有充分的证据表明已经进餐了。但是，虽然一个人可能会留下面的粪便或酸奶的飞溅，但另一个人会产生令人难以置信的后果。当黑洞吞噬一颗恒星时，它会产生天文学家所说的“潮汐破坏事件”。这颗倒霉恒星的碎裂伴随着辐射的爆发，这种辐射可以在数月甚至数年的时间里比黑洞宿主星系中每颗恒星的总光亮。

在《天体物理学杂志》上发表的一篇论文中，由亚利桑那大学斯图尔德天文台博士后研究员文思祥领导的一组天文学家使用称为 J2150 的潮汐破坏事件发出的 X 射线对黑洞的质量和自旋。这个黑洞属于一种特殊类型——中等质量的黑洞——长期以来一直没有被观察到。

亚利桑那大学天文学教授、论文合著者安·扎布鲁多夫 (Ann Zabludoff) 说：“我们能够在它吞噬一颗恒星时捕捉到这个黑洞，这为观察原本不可见的东西提供了绝佳的机会。” “不仅如此，通过分析耀斑，我们能够更好地了解这种难以捉摸的黑洞类别，它很可能占星系中心黑洞的大部分。”

通过重新分析用于观察 J2150 耀斑的 X 射线数据，并将其与复杂的理论模型进行比较，作者表明这种耀斑确实起源于一颗不幸的恒星和一个中等质量的黑洞之间的相遇。所讨论的中间黑洞质量特别低——对于黑洞来说，也就是说——重量大约是太阳质量的 10,000 倍。

“死星碎片形成的内盘的X射线发射使我们有可能推断出这个黑洞的质量和自旋，并将其归类为中间黑洞，”温说。

在拥有超大质量黑洞的大型星系中心已经观察到数十次潮汐破坏事件，在可能包含中间黑洞的小星系中心也观察到了少数潮汐破坏事件。然而，过去的数据从来没有详细到足以证明单个潮汐破坏耀斑是由一个中间黑洞驱动的。

研究合著者、希伯来大学高级讲师尼古拉斯·斯通 (Nicholas Stone) 说：“由于现代天文观测，我们知道几乎所有大小与银河系相似或更大的星系的中心都拥有中央超大质量黑洞。”耶路撒冷。“这些庞然大物的大小从我们太阳质量的 100 万到 100 亿倍不等，当过多的星际气体落入它们附近时，它们就会成为强大的电磁辐射源。”

这些黑洞的质量与其宿主星系的总质量密切相关。最大的星系拥有最大的超大质量黑洞。

荷兰拉德堡德大学和荷兰空间研究所的合著者彼得·琼克说：“我们对比银河系小的星系中心是否存在黑洞知之甚少。” “由于观测限制，发现远小于 100 万个太阳质量的中心黑洞具有挑战性。”

Jonker 表示，尽管推测它们数量众多，但超大质量黑洞的起源仍然未知，目前许多不同的理论都在争相解释它们。中等质量黑洞可能是超大质量黑洞生长的种子。

“因此，如果我们能够更好地了解有多少真正的中间黑洞存在，就可以帮助确定哪些超大质量黑洞形成理论是正确的，”他说。

根据 Zabludoff 的说法，更令人兴奋的是该小组能够获得的 J2150 旋转的测量值。自旋测量提供了关于黑洞如何生长的线索，也可能是粒子物理学的线索。

Zabludoff 解释说，这个黑洞的自转速度很快，但不是最快的自转，并提出了一个问题，即黑洞最终如何在这个范围内自转。

她说：“有可能黑洞就是这样形成的，此后并没有太大变化，或者两个中等质量的黑洞最近合并形成了这个黑洞。” “我们确实知道，我们测量的自旋不包括黑洞在很长一段时间内因稳定地吃气体或从随机方向到达的许多快速气体零食而增长的情况。”

此外，自旋测量允许天体物理学家测试关于暗物质性质的假设，暗物质被认为构成了宇宙中的大部分物质。暗物质可能由实验室实验中尚未发现的未知基本粒子组成。斯通解释说，候选粒子包括被称为超轻玻色子的假想粒子。

“如果这些粒子存在并且质量在一定范围内，它们将阻止中等质量的黑洞快速旋转，”他说。“然而，J2150 的黑洞旋转得很快。因此，我们的自旋测量排除了一大类超轻玻色子理论，展示了黑洞作为外星粒子物理学实验室的价值。”

作者希望，在未来，对潮汐瓦解耀斑的新观测可能会让天文学家填补黑洞质量分布的空白。

“如果事实证明大多数矮星系都包含中等质量的黑洞，那么它们将主导恒星潮汐破坏的速度，”斯通说。“通过将这些耀斑的 X 射线发射与理论模型拟合，我们可以对宇宙中的中等质量黑洞人口进行普查，”温补充道。

然而，要做到这一点，必须观察到更多的潮汐破坏事件。这就是为什么天文学家对地球和太空中即将上线的新望远镜寄予厚望，包括 Vera C. Rubin 天文台，也称为时空遗产调查，或 LSST，预计将发现数千个潮汐每年的中断事件。

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