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人類首近距離觀察恆星「意粉化」 受拉扯變細長 助解黑洞附近極端引力如何影響空間

2020/10/14 — 17:48

最新刊於《皇家天文學會月刊》的研究指,一個距離地球約 2.15 億光年的星系中,一個黑洞吞噬恆星,出現已故著名英國天體物理學家霍金所描述的「意粉化(spaghettification)」現象,恆星因受黑洞引力拉扯撕裂,而開始變得如意粉般細長,現象被歐洲南方天文台(ESO)望遠鏡觀察到。

該個恆星被團隊稱為「不幸的恆星(unfortunate star) 」,原本圍繞星系 2MASX J04463790-1013349 密集核心轉動,但該恆星與星系中心超大質量的黑洞距離太近,出現「意粉化」現象。該恆星在進入黑洞的史瓦西半徑(Schwarzschild radius)後受引力拉扯撕裂,開始變得如意粉般細長,情況就似黑洞將如意粉般的恆星吞噬。

撰寫報告的首席學者伯明翰大學天體物理學家 Matt Nicholl 在聲明表示,黑洞「吸食」附近一顆恆星,聽起來似是科幻小說,但這恰好是在潮汐瓦解事件(tidal disruption event)中發生的事情。

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這並非首次人類拍得「意粉化」現象,但這是首度人類在如此近的距離,以及恆星被毀滅後不久拍得此現象。

黑洞物質以每秒 1 萬公里時速流出

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ESO 去年拍得該個由潮汐瓦解事件造成的現象。當恆星撕裂時,部份碎片會進入圍繞黑洞的漩渦狀物質圓盤中,並在被黑洞完全將之吞噬前發出明亮的光。同時,塵埃和其他物質的雲層會在此空間中爆炸,遮蓋部份黑洞。在 ESO 探測到第一次閃光後不久,全球望遠鏡都轉到 2MASX J04463790-1013349 觀察「意粉化」現象。

另一有撰寫報告的美國西北大學天體物理學家 Kate Alexander 則表示,由於早發現到現象,可看到塵埃與碎屑被黑洞所吸引,同時黑洞有物質以每秒 1 萬公里的高速流出,這些獨特的觀察,讓學界首次有機會了解是甚麼物質遮蓋黑洞,並可實時追踪其被黑洞吞噬的方式。

團隊在整整 6 個月的過程中,觀察了黑洞附近物質的流動與潮汐瓦解事件的消退;研究亦首次證實了事件發出的閃光與流出物質之間的直接關係。

Nicholl 指,被吞噬的恆星質量與太陽大致相同,並在事件中損失了約一半的質量,而涉事的巨型黑洞質量則比其原有的大 100 萬倍。

團隊又表示,該被稱為 AT 2019qiz 的事件,可幫助學界了解其他黑洞周圍更隱蔽的潮汐瓦解事件的秘密,並可解構到黑洞的極端引力,對周圍空間有甚麼影響。

來源:
Live Science, Black hole caught turning a poor star into spaghetti, 13 October 2020

報告:
Nicholl, M., Wevers, T., Oates, S.R. & e tal. (2020). An outflow powers the optical rise of the nearby, fast-evolving tidal disruption event AT2019qiz. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 499, Issue 1, November 2020, Pages 482–504. doi: 10.1093/mnras/staa2824

文/Alan Chiu

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