黑洞的饕餮时刻

周一 · 知古通今 | 周二 · 牧夫专栏

周三 · 风月同天 | 周四 · 观测指南

周五 · 深空探测 | 周六 · 茶余星话 | 周日 · 太空探索

原作：Monica Young

翻译：方芊

校对：张国双、李宜骅

编排：王璞

后台：李子琦

原文链接：https://skyandtelescope.org/astronomy-news/partially-shredded-star-returns-for-a-second-go-round-with-black-hole/

图注：这张计算机模拟图像显示，一颗被潮汐作用瓦解的恒星（橙色）的气体落入黑洞（左侧的小黑圈）。不过，并不是所有的气体都落入了黑洞；一些恒星气体被高速喷射出来。在这个模拟案例中，恒星在首次掠过黑洞中被撕碎。然而，AT2018fyk 已经爆发了两次，因为恒星逃离后再次与黑洞相遇。

NASA / S. Gezari（约翰霍普金斯大学）/ J. Guillochon（加州大学圣克鲁斯分校）

一个超大质量黑洞已经两次吸食路过恒星的气体——天文学家预测它下一次“进食”将是2025 年初。

当恒星过于靠近超大质量黑洞时，极端的引力场会拉扯恒星，将其撕成碎片。恒星气体被黑洞的血盆大口吞噬前，像太妃糖一样被拉伸，其余部分则像残羹剩饭一样被扔掉。

但有些恒星至少能存活一段时间。它们的掠过轨迹使黑洞无法一次性吞噬它们的全部；在它们返回时会发生第二轮、第三轮。这些“自甘堕落”的恒星可以让天文学家学到很多关于恒星粉碎的物理学知识。天文学家认为一场特殊的、被命名为AT2018fyk的潮汐瓦解事件，就是由一颗重返黑洞的恒星引发的。

2018年，该事件首次被全球望远镜阵列（超新星全天自动巡天 (ASAS-SN)）发现，震撼了天文界。随后，大量太空望远镜对紫外线发射和 X 射线进行了附加观测。这束闪光来自 8 亿光年之外，持续了一年多。最终突然地结束，暗淡两年后又再次闪亮。

黑洞撕碎恒星的情况很罕见：任何星系中心的超大质量黑洞每万年到十万年间才会撕碎一颗恒星。像这样的重复事件更是凤毛麟角——天文学家迄今为止只探测到寥寥数次——这显得它尤其珍贵。

来自麻省理工学院的Dheeraj Pasham和同事在 8 月 20 日的《天体物理学杂志》上提出了一种假想，解释了迄今为止获得的观测结果。他们认为，一颗质量巨大的恒星于 2018 年进入了围绕黑洞细长的轨道，在近距离掠过后，再次沿着其轨道飞走。它的第一次途径导致了那场持续一年的光芒，因为黑洞的引力撕掉了恒星的外层，并将它们螺旋式地送入时空深渊。

但是恒星本身具有引力，在轨道上公转时会吸收附近的气体，因此恒星途径的周围就不存在自由气体。在公转一周之后，恒星轨道上的气体便被清空。所以，除非恒星再次途径黑洞，黑洞都不能从其轨道上吸收到气体。这也是导致恒星远去后光芒消失的原因。

黑洞的引力一如既往地强大，在恒星呼啸而过时仍将气体从恒星上拽下来。大约一年半到两年后，气体跌落黑洞。每当恒星途径黑洞时都会受到黑洞引力的蚕食而发光，但在恒星远去时则会熄灭，如同多次被重新点燃的蜡烛。

“重复发生的潮汐瓦解事件令人兴奋，因为你可以亲眼目睹被巨大黑洞束缚的恒星反复经过，并从由此产生的吸积事件中确定恒星轨道的物理参数，甚至其内部结构，”同样来自太空望远镜科学研究所的苏维·格扎里 (Suvi Gezari) 说。

图注：这张概念图展示了一个超大质量黑洞正在“吸食”一颗恒星的外层。结果产生了两条气体尾巴，一条指向黑洞，另一条指向远处。

插图：NASA / CXC / M. Weiss

即使在目前的暗淡时期，天文学家也在预测这些部分残骸恒星的特征：它应该有两条尾巴。一条气态恒星物质尾巴延伸向黑洞，另一条尾巴指向远处。根据目前的观测，当黑洞没有进食时，应该会发现第二条逃逸物质尾巴发出微弱的 X 射线光辉。目前，尼尔·格雷尔斯斯威夫特天文台、中子星内部探测器 (NICER)、XMM-牛顿和钱德拉 X 射线天文台都在密切关注这一现象。

科学家们还对下一场恒星气体掠夺战的发生时间做出了具体预测：2025 年初。此后我们还能看到多少轮取决于这颗恒星的类型。

“可能会发生两种情况：这颗恒星要么在未来的某次撕扯中完全被摧毁，要么它也可能会受到向外的冲击，有机会脱离超大质量黑洞，”Pasham 说。未来的观测将告诉我们这颗恒星是等待毁灭还是成功逃逸。

责任编辑：杨欣冉

牧夫新媒体编辑部

『天文湿刻』 牧夫出品

微信公众号：astronomycn

黑洞

Ⓒ NASA