遙遠能量噴發是黑洞摧毀恆星的結果

天文學家第一次直接成像了高速噴射的物質的形成和膨脹，當一個超大質量黑洞的強大引力撕裂了一顆離宇宙怪獸太近的恆星。科學家們利用射電和紅外望遠鏡，包括美國國家科學基金會(National Science Foundation)的超長基線陣列(VLBA)，在一對名為Arp 299的碰撞星系中追蹤了這一事件，該星系距離地球近1.5億光年。在其中一個星系的核心，一個比太陽質量大2000萬倍的黑洞撕裂了一顆比太陽質量大兩倍的恆星，引發了一系列事件，揭示了這場猛烈碰撞的重要細節。只有少數這樣的恆星死亡，稱為潮汐中斷事件或TDEs，已經被發現，儘管科學家推測它們可能是更常見的現象。

藝術潮汐擾動事件(TDE)的概念圖，當一顆恆星致命地經過一個超大質量黑洞時，該黑洞通過發射相對論性的噴射產生反應。圖片：Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

理論家們認為，從這顆註定要毀滅的恆星上拉出來的物質，會在黑洞周圍形成一個旋轉的圓盤，釋放出強烈的x射線和可見光，還會以接近光速的速度向外發射物質噴流。西班牙格拉納達安達盧西亞天體物理研究所的Miguel Perez-Torres說：我們以前從來沒有能夠直接觀察到這些事件中的一個的形成和演變。第一個跡象出現在2005年1月30日，當天文學家使用位於加那利群島的威廉·赫歇爾望遠鏡時，發現了一個明亮的紅外輻射爆發，來自於Arp 299中的一個碰撞星系的核。2005年7月17日，VLBA揭示了來自同一地點的一個新的、獨特的無線電發射源。芬蘭圖爾庫大學的Seppo Mattila說：隨著時間的推移，新物體在紅外和射電波長上保持明亮，但在可見光和x射線中卻不亮。

最可能的解釋是，銀河系中心附近厚厚的星際氣體和塵埃吸收了x射線和可見光，然後以紅外線的形式重新輻射出去，研究人員使用了位於加那利群島的北歐光學望遠鏡和美國宇航局的斯皮策太空望遠鏡跟蹤該物體的紅外發射。對VLBA、歐洲VLBI網路(EVN)和其他射電望遠鏡進行了近10年的持續觀測，顯示出射電發射源朝一個方向擴展，正如人們所預期的那樣。測量的膨脹表明，射流中的物質的運動速度平均是光速的四分之一。幸運的是，無線電波並沒有被銀河系的核心所吸收，而是通過它到達了地球。

這些觀測使用了多個相距數千英里的射電望遠鏡天線，以獲得探測如此遙遠的物體的膨脹所需的分辨能力，或觀察細節的能力。這個病人多年來收集的數據為科學家們提供了飛機的證據。大多數星系都有超大質量的黑洞，它們的核心是太陽質量的數百萬到數十億倍。在黑洞中，質量是如此的集中以至於它的引力是如此的強大以至於連光都無法逃脫。當這些超大質量的黑洞正積極地從它們的周圍吸收物質時，這些物質就會在黑洞周圍形成一個旋轉的圓盤，高速噴射的粒子就會向外發射。這是在射電星系和類星體中看到的現象。

藝術潮汐擾動事件(TDE)的概念圖，當一顆恆星致命地經過一個超大質量黑洞時，該黑洞通過發射相對論性的噴射產生反應。它縮小了宿主星系Arp299B的中心區域，Arp299B正在與Arp299A(左邊的星系)進行合併。圖片：Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF; NASA, STScI

然而大多數時候，超大質量黑洞並沒有主動吞噬任何東西，所以它們處於一種安靜的狀態潮汐擾動事件可以為我們提供一個獨特的機會，來增進我們對這些強大物體的周邊地區噴氣流的形成和演化的理解。由於塵埃吸收了所有可見光，這一特殊的潮汐擾動事件可能只是冰山一角，而在此之前，這些塵埃一直是隱藏的人口。」「通過使用紅外和射電望遠鏡尋找這些事件，我們可能會發現更多，並從中學習，。這類事件在遙遠的宇宙中可能更為常見，因此研究它們可能有助於科學家了解數十億年前星系發展的環境。

科學家們說，這一發現令人驚訝。最初的紅外線爆發是一個項目的一部分，該項目試圖檢測超新星爆炸在這樣的碰撞對星系。Arp 299見證了無數的恆星爆炸，被稱為「超新星工廠」。這個新物體最初被認為是超新星爆炸。直到2011年，也就是發現六年後，放射部分才開始顯示出伸長。隨後的監測顯示，這種膨脹正在增長，證實了科學家們看到的是一種噴射，而不是一顆超新星。Mattila和Perez-Torres在Arp 299的觀察中領導了來自世界各地26個機構的36名科學家組成的團隊，在《科學》上發表了他們的發現。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻：Science｜來自：國家射電天文台

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