遥远的黑洞如何吞噬恒星

[ 录入者:Melipal | 时间:2011-09-10 22:47:18 | 作者:Melipal译 | 来源:NASA | 浏览:4569次 ]

原文标题:Researchers Detail How A Distant Black Hole Devoured A Star

作者:Trent J. Perrotto/Lynn Chandler   原文来自:NASA   Posted: 2011. 8. 24

编译:Melipal   审校:Linq (编译版权所有,文章有删节,未经许可请勿转载。)

华盛顿讯——两项刊登在8月25日《自然》杂志上的 研究提供了关于从3月底以来一次持续发出X射线的 宇宙碰撞的 新观点。NASA的 雨燕(Swift)卫星 率先将天龙座一个新辐射源发出的 强烈反常高能耀发通告给了天文学家。

宾州州立大学的 天文学教授、雨燕卫星 X射线望远镜的 科研领军人戴维·巴罗斯(David Burrows)说:“这个源很不可思议地还在发出X射线辐射,可能直到来年亮度还是足以让雨燕卫星 观测到。它的 行为与我们之前的 任何东西都不一样。”

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雨燕卫星 XRT的 位置图将辐射源限制在了一小块天区之内,其中包含有一个位于39亿光年外的 暗淡星 系 。不过将雨燕卫星 观测到的 事件与该星 系 联系 起来需要进行射电观测,后者说明星 系 中央存在一个增亮的 射电源。使用扩展甚大天线阵以及甚长基线干涉仪(VLBI)对射电源的 分析表明,它仍在以超过光速一半的 速度膨胀着。大图请点击 无标注大图请点击(图片提供:NRAO/CfA/Zauderer et al.)

天文学家很快就意识到,这个名为雨燕J1644+57的 辐射源是一次名副其实的 罕见现象的 产物——远方星 系 里苏醒中的 蛰伏黑洞在撕扯吞噬一颗恒星 。这个星 系 距离我们很远,该事件发出的 光线花费大约39亿年才能抵达地球。

巴罗斯的 研究有NASA科学家的 参与,其中的 重点是雨燕卫星 以及其他探测器的 X射线和伽玛射线观测,其中包括日本主持的 全天X射线成像监视器(Japan-led Monitor of All-sky X-ray Image,MAXI),该仪器安装在国际空间站上。

第二项研究由马萨诸塞州坎布里奇(Cambridge)哈佛—史密松天体物理中心的 博士后阿什利·萨乌德尔(Ashley Zauderer)主持,利用包括美国国家射电天文台设在新墨西哥州索科洛(Socorro)的 扩展甚大天线阵在内的 大量地面射电望远镜检视了这次空前的 爆发。

包括银河系 在内的 大多数星 系 中央拥有特大型的 黑洞,质量相当于太阳的 数百万倍。根据新的 研究,雨燕J1644+57宿主星 系 中的 黑洞质量可能是银心400万倍太阳质量黑洞的 两倍。在恒星 落向黑洞的 过程中,它被强大的 潮汐力撕碎。气体被驱赶进入盘状结构中,螺旋环绕着黑洞运行,并迅速被加热到几百万度。

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在辐射源第一次被探测到的 3个多月之后,雨燕卫星 的 X射线望远镜还继续记录着来自雨燕J1644+57的 高能耀发。天文学家确信,这一行为代表了特大质量黑洞周围吸积盘中的 气体被缓慢消耗。辐射源最早的 耀发可能是与盘面的 形成对应的 ,据信这是恒星 游荡到过于靠近黑洞的 地方并被撕碎所致。大图请点击 无标注大图请点击(图片提供:NASA/Swift/Penn State)

盘面最内缘的 气体螺旋落向黑洞,而快速的 运动以及磁场造就了一对方向相反的 “漏斗”,一些粒子可以从其中逃逸。将物质驱动到光速90%以上的 喷流沿黑洞自转轴形成。在雨燕J1644+57这个例子中,恰好有一道喷流指向地球涌来。

萨乌德尔解释说:“当外流的 喷流撞击星 际介质的 时候,就会产生射电辐射。作为比较,X射线产生于更加靠近黑洞的 地方,可能是在喷流底部发出的 。”

对潮汐瓦解恒星 的 理论研究表明,它们应该表现为光学或紫外波段的 耀发。当迎面观测时,黑洞喷流的 亮度和能量会大大增加。这一现象名为相对论性集束效应,它解释了雨燕J1644+57可以在X射线能段观测到并且亮度惊人的 原因。

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雨燕J1644+57的 图象,为雨燕卫星 的 紫外/光学(以白色与紫色表示)以及X射线望远镜(以黄色与红色表示)数据的 合成图。耀发的 迹象只在X射线可见,这是2011年3月28日一张曝光3.4小时的 影象。大图请点击 无标注大图请点击(图片提供:NASA/Swift/Stefan Immler)

当耀发在3月28日第一次被探测到的 时候,它起先很类似于伽玛射线暴的 信号,这是一类几乎每天都会发生的 短暂高能爆发,经常与遥远宇宙中大质量恒星 的 死亡以及黑洞的 诞生相关。但是随着辐射的 继续增亮和再耀发,天文学家意识到,最有可能的 解释是类太阳恒星 潮汐瓦解的 集束辐射。

3月30日,萨乌德尔的 小组进行的 EVLA观测表明,在雨燕卫星 X射线耀发附近一个暗淡的 星 系 中央存在一个增亮的 射电源。这些数据给出了第一批确定性的 结论,说明星 系 、射电源以及雨燕卫星 观测到的 事件是存在关联的 。

哈佛大学的 天体物理学副教授、射电研究论文的 合作者埃多·伯格(Edo Berger)说:“我们的 观测表明,射电辐射区仍在以超过光速一半的 速度在膨胀。通过回溯膨胀过程,我们可以确认出外流物是与雨燕卫星 X射线源同期形成的 。”

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这张插图分步骤说明了科学家认为产生雨燕J1644+57耀发的 事件。大图请点击 无标注大图请点击(图片提供:NASA/Goddard Space Flight Center/Swift)

雨燕卫星 于2004年11月发射,由马里兰州格林贝尔特(Greenbelt)的 NASA戈达德太空飞行中心管理。它是与宾州州立大学、新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室、弗吉尼亚州杜勒斯(Dulles)的 轨道科学公司(Orbital Sciences Corp.)以及来自英国、意大利、德国和日本的 国际合作者联合运营的 。MAXI由日本宇宙航空研究开发机构运营,它是空间站希望模块的 外挂实验之一。

(全文完)

Tags:黑洞 恒星

责任编辑:Melipal

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