天文学家发现超大双黑洞潮汐引力瓦解恒星事件

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  近日,由安徽师范大学、中科院国家天文台、中国科学技术大学、广州大学、中科院上海天文台、中山大学以及北京大学的科研人员组成的研究团队,在一个河外星系中发现了一对互相绕转的超大质量双黑洞吞噬恒星的罕见天文现象。这是天文学家迄今为止在正常星系中发现的第二例超大质量双黑洞绕转系统。该研究成果近日在线发表于国际科学期刊《自然·通讯》(Nature Communications)。 

  黑洞是宇宙中极其致密的天体,以至于进入其事件视界的所有物质包括光线都无法逃脱。目前普遍认为,几乎在每一个大质量星系的中心都存在一个超大质量黑洞。 

  根据现有等级成团星系演化理论,宇宙中应存在大量的超大质量双黑洞系统。然而,即便是经过了30多年的研究,天文学家仅在少数几个活动星系中找到了超大质量双黑洞。如何寻找和探测超大质量双黑洞系统是当今物理学和天文学最重要的前沿问题之一。 

  当一颗恒星运动到太靠近黑洞的位置时,会被黑洞产生的强大潮汐引力撕裂瓦解,进而被黑洞吞噬,同时释放出短暂的剧烈电磁波辐射,称为黑洞潮汐撕裂恒星事件。因此,可以通过探测星系中心的X-射线或紫外/光学闪耀信号,来窥视黑洞如何影响周围物质的行为。 

  理论计算表明,当一颗恒星被互相绕转的超大质量双黑洞系统中的一个黑洞潮汐撕裂,进而被它吞噬,会产生X射线闪耀;另一个黑洞的引力会间歇性阻断被瓦解的恒星碎片被前一个黑洞吞噬,导致X射线闪耀急剧变暗进而恢复亮度。 

  该研究团队通过分析美国航天局Swift卫星和欧洲空间局XMM-Newton卫星观测资料,在一个约26亿光年之外的星系中成功发现了理论预言的这一现象(急剧变暗和可重复的X射线闪耀现象),给出双黑洞吞噬恒星的强烈观测证据。 

  这是继我国学者北京大学刘富坤团队发现首例双黑洞吞噬恒星事件后,天文学家发现的第二例此类罕见天文现象,对揭示正常星系中休眠双黑洞的分布、构建黑洞潮汐撕裂恒星的全景演化图像、检验现有的引力理论、以及为下一代引力波探测器提供有效波源具有重要意义。

  论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-19675-z 

    

     

内容来自 中国科学院国家天文台

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