黑洞引力能把恒星撕碎拉成一长条意大利面,是否能绕黑洞一整圈?

当黑洞吞噬恒星时,会产生可见光或X射线,但天文学家几乎从未探测到这两种类型的辐射。天文学家彼得·容克(SRON/Radboud大学)和同事们现在已经用X射线望远镜发现了一些被捕获的恒星,这些恒星是在光学上被发现的几年后被发现的。毕竟,黑洞似乎都是以同样的方式进餐,而“情绪”则是按照固定的模式变化,其研究成果现已发表在《天体物理学》期刊上。

在整个宇宙中,巨大的黑洞潜伏在星系中心,就像埋伏的掠食者一样,它们耐心地等待毫无戒心的星星经过,并利用其压倒性的引力将它们撕碎,变成一条意大利面,最后将它们吞噬。天文学家有时在可见光下看到这一奇观,有时在X射线上看到,但几乎从来不会同时在两种光中看到这一奇观,黑洞吃恒星有两种不同的方式吗?天文学家彼得·容克和国际同事现在已经用钱德拉X射线望远镜观测到了一些源。

从可见光到X射线

这些源最初是几年前在光学波段中发现的,看起来恒星在被吞噬的过程中,首先发出可见光,然后发出X射线。因此,黑洞确实有一个共同的进食行为,而晚餐期间的“情绪”根据固定的模式变化,从温和的白色光到苍白的明亮X射线。天文学家发现可能很快就会得到验证,方法是将发射的X射线卫星eROSITA(雅典娜的前身)与扫描天空收集可见光的望远镜(如BlackGEM望远镜)数据结合起来。

该望远镜目前正在拉德布大学(Radboud University)的监督下安装在智利。一颗被捕获恒星被拉成如此长的一条意大利面线,以至于它在绕黑洞完整轨道一周后与自己相遇,就像一条蛇咬它的尾巴一样。这种碰撞会导致弦失去高度,并向黑洞坠落。理论有两种可能的解释,即可见光和X射线都是严格按照这个顺序释放的。第一种选择是可见光发射是由碰撞过程中释放的能量引起。

我们看到X射线是因为在向黑洞下落的过程中损失了势能,撕碎的恒星气体流开始像黑体一样发光,其特征曲线是在软X射线中达到峰值的光谱。第二种是碰撞本身会发射X射线,但会出现一团浓密的云团,吸收X射线并将其重新发射为可见光。当足够多的恒星物质消失时,星云变得足够薄,可以让X射线通过,包括随之而来的势能损失导致俯冲产生的X射线辐射。

其理论的一个结果是,在黑洞自转和恒星被吃掉时发出的X射线数量之间存在联系。黑洞是否旋转目前尚不清楚,如果eROSITA每年观测到数百条意大利面条,这可能证实黑洞在旋转,如果每年只探测到几个,那就表明黑洞是静止的。黑洞自旋的分布以及从撕碎恒星到峰值X射线亮度之间的时间延迟,研究进一步预测,在光学和X射线中,退行性和进行性吸积盘的数量不对称,观测偏差的细节,可能有助于观察到光学和X射线之间的差异。