新研究發(fā)現(xiàn)無(wú)論大小如何 所有黑洞都會(huì)經(jīng)歷類(lèi)似的吸積周期
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：外媒報(bào)道，一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，究發(fā)經(jīng)歷積周無(wú)論大小如何，論大類(lèi)所有黑洞都會(huì)經(jīng)歷類(lèi)似的黑洞吸積周期。2018年9月9日，都會(huì)的吸天文學(xué)家從8.6億光年外的新研現(xiàn)無(wú)小何一個(gè)星系發(fā)現(xiàn)了一道閃光。源頭是究發(fā)經(jīng)歷積周一個(gè)質(zhì)量約為太陽(yáng)5000萬(wàn)倍的超大質(zhì)量黑洞。通常情況下，論大類(lèi)這個(gè)巨大的黑洞黑洞突然“蘇醒”，吞噬了一顆過(guò)往恒星，都會(huì)的吸這種罕見(jiàn)的新研現(xiàn)無(wú)小何情況被稱(chēng)為潮汐破壞事件。當(dāng)恒星碎片落向黑洞時(shí)，究發(fā)經(jīng)歷積周它以光的論大類(lèi)形式釋放出巨大的能量。
麻省理工學(xué)院、黑洞歐洲南方天文臺(tái)和其他地方的都會(huì)的吸研究人員使用多個(gè)望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀察這個(gè)被稱(chēng)為AT2018fyk的事件。令他們驚訝的是，他們觀察到，當(dāng)超大質(zhì)量黑洞吞噬恒星時(shí)，它表現(xiàn)出與更小的、恒星質(zhì)量的黑洞相似的特性。
2021年5月17日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上的這一結(jié)果表明，吸積作用，或者說(shuō)黑洞在吞噬物質(zhì)時(shí)的演化方式，與它們的大小無(wú)關(guān)。
“我們已經(jīng)證明，如果你見(jiàn)過(guò)一個(gè)黑洞，從某種意義上說(shuō)，你已經(jīng)見(jiàn)過(guò)它們了，”研究作者Dheeraj "DJ" Pasham說(shuō)，他是麻省理工學(xué)院Kavli天體物理學(xué)和空間研究所的研究科學(xué)家?！爱?dāng)你向它們?nèi)映鲆粋€(gè)氣體球時(shí)，它們似乎都會(huì)做或多或少相同的事情。它們?cè)谖e方面是同樣的野獸?！?br>該研究的合著者包括麻省理工學(xué)院的首席研究科學(xué)家Ronald Remillard 和前研究生Anirudh Chiti 以及歐洲南方天文臺(tái)、劍橋大學(xué)、萊頓大學(xué)、紐約大學(xué)、馬里蘭大學(xué)、科廷大學(xué)、阿姆斯特丹大學(xué)和美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的研究人員。
恒星的“喚醒”
當(dāng)質(zhì)量約為我們太陽(yáng)10倍的小型恒星質(zhì)量黑洞發(fā)出一陣光時(shí)，這通常是對(duì)來(lái)自一顆伴星的物質(zhì)涌入的回應(yīng)。這種輻射的爆發(fā)引發(fā)了黑洞周?chē)鷧^(qū)域的特定演變。從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始，黑洞過(guò)渡到一個(gè)由吸積盤(pán)主導(dǎo)的 "軟 "階段，因?yàn)楹阈俏镔|(zhì)被拉入黑洞。隨著物質(zhì)流入量的減少，它再次過(guò)渡到一個(gè) "硬 "階段，白熱的日冕接管了它。黑洞最終回到穩(wěn)定的靜止?fàn)顟B(tài)，整個(gè)吸積周期可能持續(xù)幾周到幾個(gè)月。
幾十年來(lái)，物理學(xué)家已經(jīng)在多個(gè)恒星質(zhì)量的黑洞中觀察到這種特征性的吸積周期。但是對(duì)于超大質(zhì)量黑洞來(lái)說(shuō)，人們認(rèn)為這個(gè)過(guò)程需要太長(zhǎng)的時(shí)間才能完全捕捉到，因?yàn)檫@些巨大的黑洞通常是“吞食者”，在星系的中心區(qū)域緩慢地吞噬氣體。
Pasham表示：“在超大質(zhì)量黑洞中，這一過(guò)程通常發(fā)生在數(shù)千年的時(shí)間尺度上。人類(lèi)無(wú)法等待那么長(zhǎng)時(shí)間來(lái)捕捉這樣的東西。”
但是，當(dāng)黑洞經(jīng)歷了突然的、巨大的物質(zhì)涌入時(shí)，整個(gè)過(guò)程就會(huì)加快，例如在潮汐破壞事件中，當(dāng)一顆恒星足夠接近時(shí)，黑洞就會(huì)以潮汐方式將其撕成碎片。
“在潮汐破壞事件中，一切都很突然，”P(pán)asham說(shuō)?！澳阌幸淮髩K氣體突然被拋向你，黑洞突然被喚醒，它就像，‘哇，有這么多食物--讓我吃，，直到它消失’。所以，它在很短的時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷了一切。這使我們能夠探測(cè)人們?cè)诤阈琴|(zhì)量黑洞中已知的所有這些不同的吸積階段。”
一個(gè)超大質(zhì)量黑洞的周期
2018年9月，全天域超新星自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)（ASASSN）發(fā)現(xiàn)了一個(gè)突發(fā)耀斑的信號(hào)?？茖W(xué)家們隨后確定，該耀斑是涉及一個(gè)超大質(zhì)量黑洞的潮汐破壞事件的結(jié)果，他們將其標(biāo)記為T(mén)DE AT2018fyk。Wevers、Pasham和他們的同事對(duì)這一警訊躍躍欲試，并能夠引導(dǎo)多個(gè)望遠(yuǎn)鏡，每個(gè)望遠(yuǎn)鏡都被訓(xùn)練成繪制紫外線(xiàn)和X射線(xiàn)光譜的不同波段，朝著該系統(tǒng)前進(jìn)。
該小組利用XMM-牛頓空間望遠(yuǎn)鏡和錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺(tái)，以及國(guó)際空間站上的X射線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器和NICER，以及澳大利亞的射電望遠(yuǎn)鏡，在兩年時(shí)間里收集數(shù)據(jù)。
“我們?cè)谲洜顟B(tài)下捕捉到了黑洞，它的吸積盤(pán)正在形成，大部分的發(fā)射都在紫外線(xiàn)下，只有很少的X射線(xiàn)，”P(pán)asham說(shuō)?！叭缓笪e盤(pán)塌陷，日冕變得更強(qiáng)，現(xiàn)在它的X射線(xiàn)非常明亮。最終，沒(méi)有多少氣體可供利用，整體亮度下降，回到無(wú)法檢測(cè)的水平。”
研究人員估計(jì)，黑洞潮汐性地破壞了一顆與我們的太陽(yáng)差不多大的恒星。在這個(gè)過(guò)程中，它產(chǎn)生了一個(gè)巨大的吸積盤(pán)，直徑大約為120億公里，并排放出氣體，他們估計(jì)這些氣體大約有 40000 Kelvin，或超過(guò)7萬(wàn)華氏度。隨著吸積盤(pán)變得越來(lái)越弱，越來(lái)越不亮，一個(gè)由緊湊的高能X射線(xiàn)組成的日冕取代了黑洞周?chē)闹鲗?dǎo)階段，然后最終逐漸消失。
“人們已經(jīng)知道這種周期發(fā)生在恒星質(zhì)量的黑洞中，這些黑洞只有大約10個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。現(xiàn)在我們?cè)诒人?00萬(wàn)倍的東西中看到了這一點(diǎn)，”P(pán)asham說(shuō)。
歐洲南方天文臺(tái)的研究員、主要作者Thomas Wevers表示：“未來(lái)最令人興奮的前景是，這種潮汐破壞事件提供了一個(gè)窗口，可以看到非常接近超大質(zhì)量黑洞的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的形成，如吸積盤(pán)和日冕。研究這些結(jié)構(gòu)如何在恒星毀滅后的極端環(huán)境中形成和相互作用，我們有希望開(kāi)始更好地理解支配其存在的基本物理規(guī)律?！?br>除了表明黑洞以同樣的方式經(jīng)歷吸積，無(wú)論其大小如何，該結(jié)果僅代表了科學(xué)家第二次從頭到尾捕捉到日冕的形成。
“日冕是一個(gè)非常神秘的實(shí)體，在超大質(zhì)量黑洞的情況下，人們已經(jīng)研究了既定的日冕，但不知道它們何時(shí)或如何形成，”P(pán)asham說(shuō)。“我們已經(jīng)證明你可以使用潮汐破壞事件來(lái)捕捉日冕的形成。我很高興在未來(lái)使用這些事件來(lái)弄清楚到底什么是日冕。”