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在宇宙中,那些质量最大的恒星在生命尽头会产生耀眼的超新星爆发,随后其核心坍缩成黑洞。但一项新发表于《自然·天文学》杂志的研究显示,有一颗质量至少为太阳30倍的巨型恒星,却在命运的十字路口发生了“意外”:它尚未来得及完成超新星的华丽终章,便误入了一个超大质量黑洞的势力范围,然后被其撕裂、吞噬。
这一事件产生的黑洞耀发在短短数月内迅速变亮了40倍。在最亮的时候,其亮度相当于10万亿颗太阳发出的光芒。这是迄今为止观测到的最强大且最遥远的黑洞耀发。
100亿光年外的活动星系核
这次耀发是由一类被称为活动星系核(AGN)的“进食中的”超大质量黑洞发出的。这个AGN编号为J2245+3743,质量估计是太阳的5亿倍。这一事件最早于2018年由茨威基暂现源设施(ZTF)首次发现,同时也被卡塔利娜实时暂现巡天项目(CRTS)捕捉到。当时,天文学家并没有意识到它是一次超级耀发。
在2018年被首次观测后,研究人员利用帕洛玛天文台的200英寸海尔望远镜获取了其光谱,但当时并未发现任何异常。直到2023年,研究人员注意到,这个黑洞在经历五年后依然异常明亮,换言之,该耀发的衰减速度比预期更慢。于是他们使用位于夏威夷的凯克天文台进行了更深入的观测,结果显示该天体位于约100亿光年之外的遥远宇宙深处。
在如此遥远的距离上仍然如此明亮,这表明其喷射出的光束必定极为强烈。
最可能得解释
能量学分析显示,这个相距遥远又异常明亮的天体,与天文学家以往见过的任何AGN都不同。
为了找出原因,研究团队系统排查了各种可能性,比如,黑洞附近是否曾发生过超新星爆炸?又或者,这只是一场由光学效应造成的“假象”——也就是说,引力对光线的弯曲放大了亮度?但研究人员发现,这两种解释都与观测数据相不吻合。
最终,研究人员认定,最有可能的解释是——潮汐瓦解事件(TDE):当一颗大质量恒星过于接近超大质量黑洞时,黑洞强大的引力将其撕裂,并在恒星逐渐螺旋式落向黑洞的过程中将其慢慢吞噬。
此外,由于J2245+3743的耀发至今仍为完全消退,这说明这颗恒星可能尚未被黑洞彻底吞噬——天文学家正在见证一颗恒星落入黑洞。
如果这种猜测属实,那么据研究人员估算,这颗正在被黑洞吞噬的恒星质量至少是太阳的30倍。
可能很常见
在迄今观测到的约100起潮汐瓦解事件中,大多数并非发生在AGN环境中。AGN由超大质量黑洞与其周围巨大、旋转的吸积盘组成,而AGN本身的“进食活动”会产生耀斑,这往往会掩盖潮汐瓦解事件信号,使其更难被发现。而J2245+3743这次“巨型耀发”规模太惊人,因此反而更容易被识别。
此前能量规模最大的一次疑似潮汐瓦解事件,是有着“恐怖芭比(Scary Barbie)”之称的ZTF20abrbeie,但其能量远不及本次事件。那个TDE同样被认为发生在一个AGN中,但其亮度仅为J2245+3743的1/30,且被吞噬恒星的质量估计仅为3到10个太阳质量。
研究人员表示,在继续跟踪这颗恒星的“死亡过程”的同时,他们也想知道耀发是否会逐渐变暗,还是会在光照射到周围气体和尘埃时再次闪耀。此外,他们还认为,这一发现表明,类似事件很可能在宇宙中普遍发生。因此,未来的大规模天文巡天任务,将有望发现更多类似的“宇宙灯塔”。
#参考来源:
https://www.caltech.edu/about/news/black-hole-flare-is-biggest-and-most-distant-seen
https://www.nature.com/articles/d41586-025-03597-1
https://www.nature.com/articles/s41550-025-02699-0
#图片来源:
封面图&首图:Caltech/R. Hurt (IPAC)
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