黑洞吞噬恒星时是怎样的？新数据模型提供全新视角

▲示意图中潮汐瓦解事件的横截面显示了一颗坍塌恒星中的物质被黑洞吞噬时的景象。

当一颗恒星太过于接近其所在星系中心的超大质量黑洞时，它就会被黑洞强大的引力所撕裂，从而发生被称为“潮汐瓦解事件”（tidal disruption event，简称TDE）的剧烈灾难性现象，并且会附带产生一股强烈的辐射。据《天体物理学杂志快报》（Astrophysical Journal Letters）5月29日刊发的一篇研究论文称，由丹麦哥本哈根大学的尼尔斯•玻尔研究所（University of Copenhagen's Niels Bohr Institute）和美国加州大学圣克鲁斯分校（UC Santa Cruz）的理论天体物理学家们领导的一项突破性新研究，打造了一个统一模型来解读和分析近年来对于若干起此类天文事件的观测结果，为这个迅速发展的研究领域提供了新的理论视角。

该研究论文的合作作者Enrico Ramirez-Ruiz介绍：“仅仅在10年前左右，我们才能够将潮汐瓦解事件和其它星系现象区分开来，而新模型将为我们认识和理解这些罕见的天文事件提供基本的理论框架。”他目前是加州大学圣克鲁兹分校天文学和天体物理学的教授和系主任，也是哥本哈根大学的“尼尔斯•波尔”荣誉教授。

一方面，对于大多数的星系而言，其中心的黑洞是静止的，不会主动消耗任何物质，因此也不会发出任何光芒。另一方面，潮汐瓦解事件是罕见的，在一个典型的星系中，每1万年才会发生一次。所以，每当一颗恒星被黑洞吞没撕裂时，黑洞就会在一段时间中充斥着恒星残骸，并释放出强烈的辐射。

该研究论文的第一作者、哥本哈根大学的助理教授Jane Lixin Dai介绍：“当黑洞吞噬恒星气体时，会释放出大量的辐射，而辐射就是我们可以观察到的现象。通过观测该现象，我们可以了解黑洞的物理学规律，并计算出各项关于黑洞特性的数据。因此，这就使得在宇宙中搜寻潮汐瓦解事件变得非常有趣。”

尽管科学家预计在所有的潮汐瓦解事件中都会发生一样的物理活动，但到目前为止，人类一共才只观察到约24个此类现象。这些观测结果还呈现出了巨大的不一致性——有些事件释放的是X射线，另一些发射的则是可见光和紫外线。在理解这种多样性上，理论物理学家们一直存在着困惑，他们力图将这幅拼图的不同部分努力拼凑搭建成一个连贯的模型。新开发的该模型解开了这一个谜题——是由于观察者观察角度的不同造成了观测结果的偏差。对于地球上的观测者的视线而言，星系的位置方向是随机而定的，所以我们看到的不同现象是潮汐瓦解事件中的不同侧面的表现。换句话说，不同的位置方向决定了迥异的观察结果。

Jane Lixin Dai教授和同事们开发的这款模型结合了广义相对论、磁场、辐射和气体流体动力学等多种物理理论元素，让其能够展示天文学家从不同角度观测潮汐瓦解事件时所可能看到的景象，从而使研究人员能够将不同的观测事件组合成一个连贯的模型框架。

Jane Lixin Dai表示，未来几年的观测项目预计将提供更多关于潮汐瓦解事件的相关数据，也将有助于大大扩展延伸这一研究领域。

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 编译：朱明逸 审稿：阿淼 编辑：程建兰

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