超大質量黑洞吞噬恆星——地球大小的超級望遠鏡帶你去看銀河系外的悲劇

最近，射電天文學家前所未有地在一起罕見的超大質量黑洞吞噬恆星引發的爆發事件中發現了極其緻密的射電噴流。理論預測，當恆星運動到超大質量黑洞附近時，在黑洞強大引力場的潮汐力支配下，整個恆星會被「撕裂」成氣體流，其中約一半質量的氣體會被黑洞捕獲後環繞黑洞形成一個吸積盤。在此過程中釋放出大量的引力能，一部分轉化為電磁輻射，導致在幾乎整個電磁波譜上都出現強烈的爆發現象。在某些特定的物理條件下，黑洞和吸積盤系統會將部分物質以接近光速的速度拋射出去，形成噴流。

Swift J1644+57是一顆距離銀河系約47億光年的星系，2011年3月觀測到一次劇烈的爆發事件，它是第一個據信存在高速相對論性噴流的超大質量黑洞潮汐瓦解恆星事件，因此對理解宇宙天體之間弱肉強食的殘酷競爭非常關鍵。

由瑞典昂薩拉空間天文台的楊軍博士（上海天文台客座教授）領導的國際團隊利用甚長基線干涉測量（VLBI）技術對Swift J1644+57進行了長達三年的跟蹤觀測，探測到「新生」射電噴流並限定了噴流的速度。利用分布在歐亞大陸的十多個射電望遠鏡組成的甚長基線干涉網（European VLBI Network），合成了一個尺寸接近於地球大小的超級望遠鏡。利用該超級望遠鏡陣列，該團隊長期監測了Swift J1644+57噴流的位置變化，獲得了世界頂級水平的測量精度（約10微角秒），這相當於我們觀測月球上一枚1元硬幣所張開的角度。

楊軍博士說：「擁有如此高精度的測量，加上長達三年的射電監測，可確保我們探測到幾十億光年距離上遙遠星系Swift J1644+57射電輻射結構的微弱結構變化」。「我們發現了射電噴流極其緻密、非常穩定、沒有任何明顯的運動跡象。」楊軍博士進一步補充到。對於此結果，荷蘭VLBI聯合研究所（JIVE）的高級科學家Zsolt Paragi博士解釋到：「新形成的噴流與星系中的星際介質相互碰撞會導致其很快減速，以及以前的研究中發現的極小噴流視角，都有可能導致其噴流呈現出極其緻密的觀測特徵。」這些最新結果開啟了對寧靜星系中央超大質量黑洞被激活後產生「新生」噴流研究的窗口。

上海天文台安濤研究員強調：「此次觀測中，不僅孔徑較大的射電望遠鏡發揮了重要作用，而且孔徑較小的望遠鏡，如中國佘山和南山的25米、以及瑞典昂薩拉（Onsala）的25米望遠鏡也功不可沒。因為這些小望遠鏡的射電波束寬，能夠同時觀測Swift J1644+57和臨近的參考源，在數據校準中發揮了關鍵作用。」

此篇文章發表於皇家天文學會月刊快報（MNRAS Letters）。

圖1: 歐洲VLBI網（EVN）觀測圖像（左）以及頂級精度的相對位置測量（右）。右圖表明Swift J1644+57的噴流無明顯的橫向運動，速度上限為0.3倍光速。

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