NASA 異常近距離瞥見黑洞吞食恆星

最近被黑洞吞噬的一顆漫遊恆星可能有助科學家了解更複雜的黑洞進食。

NASA多台望遠鏡最近觀測到巨大黑洞撕裂一顆離得太近的恆星。它位於離地球約2.5億光年的另一個星系中心，是迄今觀察到黑洞摧毀近距離恆星的第五個例子。

一旦恆星被黑洞引力徹底撕裂，天文學家發現黑洞周圍的高能X射線急劇增加，這表明當恆星物質拉向黑洞時，在黑洞周圍形成極熱光暈。NASA的NuSTAR（Nuclear Spectroscopic Telescopic Array）衛星能靈敏觀測到這些波長，此事件提供光暈形成和演化前所未有的視角。研究發表於《Astrophysical Journal》。

此種黑洞破壞恆星稱為潮汐瓦解（tidal disruption），可了解遭黑洞巨獸捕獲的物質完全被吞噬前會發生什麼事。

科學家可研究的多數黑洞都被熱氣包圍，這些熱氣累積多年，有的甚至幾千年，並形成數十億英里寬的圓盤。某些情況下，圓盤比整個星系還亮。即使明亮光源周圍，尤其不太活躍的黑洞周圍，一顆被撕裂的恆星也很突出。從開始到結束，通常只需幾週或幾個月時間。潮汐瓦解過程可觀測性和短持續時間，故對天文學家來說特別有吸引力，可梳理黑洞引力如何作用至周圍物質，創造出令人難以置信的燈光秀和新物理特徵。

共同作者、巴爾的摩STScI（Space Telescope Science Institute）天文學家Suvi Gezari表示：潮汐瓦解是種宇宙實驗室，是我們即時觀察潛伏在星系中心的巨大黑洞的窗口。

新研究焦點是名為AT2021ehb的事件，發生於中心黑洞質量約太陽質量1千萬倍（約保齡球和鐵達尼號的差異）的星系。恆星離黑洞最近那側比離黑洞遠那側受拉力更大，將整個恆星撕裂，只留下一團長長的熱氣。

熱氣會在黑洞周圍翻騰，互相碰撞，認為會產生衝擊波和向外流動氣流，產生可見光，以及人眼不可見的波長如紫外線和X射線。然後熱氣沈降到圍繞黑洞旋轉的圓盤，就像水在排水管裡旋轉，熱氣摩擦產生低能X射線。就AT2021ehb而言，一系列事件僅發生100天。

事件2021年3月1日由南加州帕洛瑪天文台的Zwicky Transient Facility（ZTF）首次發現。之後NASA Neil Gehrels Swift Observatory衛星和Neutron star Interior Composition Explorer（NICER）太空望遠鏡（觀測的X射線波長比前者更長）開始研究。

首次發現事件約300天後，NASA NuSTAR開始觀測此系統。NuSTAR探測到光暈時，科學家很驚訝，光暈為一團熱電漿，因光暈通常伴隨著從黑洞向相反方向流動的氣體噴流出現。然而AT2021ehb潮汐瓦解沒有噴流，讓觀測到光暈出乎意料。光暈發射X射線能量比黑洞任何部分都高，但科學家不知道熱電漿從何而來，也不知道究竟怎麼變得如此熱。

加州理工學院Yuhan Yao表示：「我們從未見過沒有噴流的情況，發生像這樣的X射線潮汐瓦解事件，代表有可能解開導致噴流和產生光暈的原因。對AT2021ehb的觀察結果與磁場形成光冕有關之觀點一致，我們想知道導致磁場如此強大的原因。」

Yao還領導尋找更多ZTF發現的潮汐瓦解事件，然後用Swift、NICER和 NuSTAR等望遠鏡觀察。每次觀察都提供新見解，以確認AT2021ehb和其他潮汐瓦解事件觀察到的現象。