科学家们汇集了来自世界各地望远镜长达十年的数据，捕捉到了一个巨大的黑洞吞噬一颗不幸恒星的新细节，观察到黑洞吞噬猎物并喷射出一股速度接近光速的物质流。这些研究结果发表在6月14日出版的科学杂志上，可能有助于研究人员更好地理解黑洞如何成长并影响其星系周围的环境。
该研究的共同作者、西班牙安达卢西亚天体物理研究所的米格尔·佩雷斯-托雷斯说：“我们以前从未能够直接观察到来自这些事件之一的喷流的形成和演化。”
这项发现的最初迹象出现在 2005 年 1 月，当时由芬兰图尔库大学的天文学家塞波·马蒂拉领导的一个团队在距地球约 1.5 亿光年的 Arp 299 合并星系对中探测到一个明亮的点状红外光源。同年 7 月，由佩雷斯-托雷斯领导的另一个团队对先前收集的数据进行重新分析后，证实了来自同一位置的明亮射电波源。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑支持我们屡获殊荣的新闻报道，方式是 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保有关塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事能够持续下去。
他们最初都在 Arp 299 碰撞星系核附近搜寻超新星，这是一个被尘埃笼罩的区域，充满了气体云和正在进行的合并所产生的新生大质量恒星。起初，超新星正是他们认为发现的东西。这些灾难性的恒星爆炸在可见光和 X 射线中特别明亮——但在 Arp 299 昏暗的中心，大部分光线会被尘埃吸收，然后在红外线中重新辐射；残余物随后会以无线电波的形式泄漏出来。但是，美国宇航局斯皮策太空望远镜的后续红外观测表明，该光源太亮了，不可能是超新星，其光芒会超过典型的矮星系数百倍。这表明该光源根本不是超新星，而是潮汐瓦解事件（TDE），即一颗恒星被超大质量黑洞撕裂。
在潮汐瓦解事件中，大约一半被撕裂的恒星被抛离黑洞，而另一半则坠入厄运，堆积在黑洞的嘴边，形成一个旋转的发光碎片盘，这可能会被误认为是超新星。然而，潮汐瓦解事件的另一个特征是不会被误认的：从黑洞附近喷射出的双喷流，其速度接近光速，由强磁场像橡皮筋一样扭曲和断裂产生。喷流撞击星际介质的弥散气体，会产生大量的射电波，可能从地球上可见。因此，马蒂拉、佩雷斯-托雷斯和 34 位其他合作者组织了一项国际合作，利用全球射电望远镜网络获取该光源的高分辨率射电图像，耐心而定期地监测其大小和形状，以寻找喷流。
来源：“星系合并中尘埃笼罩的潮汐瓦解事件及其解析的射电喷流”，作者：塞波·马蒂拉等人，发表于科学杂志。在线发布于 2018 年 6 月 14 日；致谢：马蒂拉、佩雷斯-托雷斯等人；比尔·萨克斯顿，NRAO，AUI 和 NSF
2011 年，耐心开始得到回报，因为该点光源在射电波长下变得不对称，这可能是由于喷流的发射。到 2015 年底，该点已扩展成条纹；该团队测得其增长速度约为每秒 50,000 英里，即光速的四分之一。经过多年的仔细研究数据和仔细建模潮汐瓦解事件的光和喷流如何在 Arp 299 的尘埃核心中传播，该团队只剩下“一个合理的解释”，马蒂拉说。“红外和射电辐射来自一颗不幸的恒星被超大质量黑洞吞噬时的瓦解，当时它离这个宇宙怪兽太近了。”反过来，潮汐瓦解事件也精确地指出了 2000 万太阳质量的超大质量黑洞在 Arp 299 核心内的确切位置，并揭示了被吞噬恒星的大小，其质量是太阳的两到六倍。
马蒂拉和佩雷斯-托雷斯说，他们新发现的潮汐瓦解事件最令人惊讶的是它竟然被发现了。天文学家近年来探测和研究了少数其他潮汐瓦解事件，但大多数都是由于它们在可见光中的亮度而被发现的，而不是通过红外和射电发射。“潮汐瓦解事件非常罕见，通常需要监测数量极其庞大的星系才能探测到它们，”佩雷斯-托雷斯说。他补充说，在 Arp 299 合并星系中发现一个被尘埃笼罩的事件，暗示潮汐瓦解事件在这些地方可能更为频繁。在碰撞星系中，由漏斗状进入中心超大质量黑洞的气体形成的恒星可能会相对频繁地引发潮汐瓦解事件。反过来，从这些潮汐瓦解事件中涌出的能量可能会产生深远的影响，从而刺激或抑制合并星系对中的恒星形成。
此外，马蒂拉指出，像 Arp 299 这样的系统在遥远的宇宙中更为常见，当时星系的形成和演化还处于早期阶段。“我们发现的事件可能只是隐藏的潮汐瓦解事件群体的冰山一角，当宇宙比今天年轻得多时，这些事件更为常见，”他说。他补充说，未来的红外和射电天文台可能会在未来十年内让天文学家探测到更多现在“被尘埃幕布隐藏”的潮汐瓦解事件，从而揭开面纱，以便更深入地研究宇宙时间内的星系组装。