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研究发现黑洞吞噬恒星的不同方式

导读 在潮汐干扰事件中,一颗不幸的恒星过近一个休眠的超大质量黑洞,被潮汐力撕裂,在短时间内喂养黑洞。天文学家使用独特的观测信号来探测这些事件,但他们没有像理论所说的那样看到几乎

在潮汐干扰事件中,一颗不幸的恒星过近一个休眠的超大质量黑洞,被潮汐力撕裂,在短时间内喂养黑洞。天文学家使用独特的观测信号来探测这些事件,但他们没有像理论所说的那样看到几乎如此多的潮汐干扰事件。

加州大学圣克鲁斯分校的研究人员最近的一项研究表明,天文学家们可能错过了其中的许多事件,因为这些破碎的恒星流是如何落到黑洞上的。詹姆斯·吉洛钦,他获得了博士学位。D.在加州大学圣克鲁斯分校工作,现在在哈佛-史密森天体物理学中心工作,以及天文学和天体物理学教授兼主席恩里科·拉米雷斯-鲁伊斯根据一系列潮汐干扰事件的计算机模拟进行分析。他们在8月20日发表在《天体物理学杂志》上的一篇论文中报告了他们的发现。

当黑洞将恒星撕裂时,恒星的物质就会被拉伸成所谓的潮汐流。这条溪流继续沿着黑洞的轨迹运行,大约一半的物质最终落回黑洞,在一系列的轨道上围绕着黑洞跳动。当这些轨道相互交叉时,物质就会粉碎并循环,形成一个圆盘,然后吸积到黑洞上。

直到潮流碰撞后,物质开始在黑洞上积聚,天文学家才会观察到任何东西。在这一点上,他们观察到一个突然的光度峰值,然后随着恒星剩余部分的尾部增大和黑洞的食物来源最终耗尽而逐渐减小。

广义相对论

那么,为什么天文学家只观察到十分之一的潮汐干扰事件(TDEs),就像理论预测的那样?通过研究TDEs中潮汐流的结构,Guillochon和Ramirez-Ruiz找到了一个潜在的原因,罪魁祸首是广义相对论。

拉米雷斯-鲁伊斯说:“这是广义相对论的一种影响,它正在调节黑洞的消化过程,因此消化速度强烈地取决于黑洞的质量。

研究人员对不同质量和旋转的黑洞周围的潮汐破坏事件进行了一系列的模拟,以了解由此产生的潮汐流随时间的推移而产生的形式。他们发现,由于黑洞的引力效应,潮汐流的进动改变了水流与自身的相互作用,从而改变了天文学家观察到的。有些案例在目前被认为是“典型”事件时表现得与预期相同,但有些则不然。

对于相对论效应较小的情况(例如质量小于几百万太阳质量的黑洞),潮汐流在黑洞周围只绕了几圈后就会与自己发生碰撞,很快形成一个圆盘——但圆盘形成的地方离黑洞很远,因此需要很长时间才能形成。因此,观测到的耀斑可能需要100倍的时间才能达到峰值,因此这些来源可能不会被识别为潮汐破坏事件。

此外,对于黑洞既大又大且自旋大于某一特定值(约为其最大允许自旋的20%)的情况,潮汐流不会立即与自身发生碰撞。相反,它可以在第一个交叉口之前围绕黑洞进行许多绕组。在这种情况下,可能是恒星被撕裂几年之后,物质才会增加,天文学家才能观察到这一事件。

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