当一颗恒星被一个超大质量黑洞捕获吞噬时，潮汐力会将其撕碎，当恒星的物质落入黑洞时，会产生明亮的辐射耀斑。天文学家研究这些“潮汐扰动事件”(TDEs)发出的光，以寻找潜伏在星系中心超大质量黑洞进食行为的线索。由加州大学圣克鲁斯分校天文学家领导的新“潮汐扰动事件”观测，现在提供了明确的证据：表明来自恒星的碎片在黑洞周围形成了一个旋转圆盘，称为吸积盘。
加州大学圣克鲁斯分校(UC Santa Cruz)博士后研究员、第一作者蒂亚拉·洪(Tiara Hung)表示：理论家们一直在争论，在潮汐破坏事件期间，吸积盘是否能有效地形成，其研究发现发表在《天体物理学》期刊上，有助于解决这个问题。在经典理论中，“潮汐扰动事件”耀斑是由一个吸积盘提供动力的，从内部区域产生X射线，在那里热气体螺旋进入黑洞。
但对于大多数热释光探测器来说，我们看不到X射线（主要在紫外和光学波长发光）所以有人认为，我们看到的不是圆盘，而是恒星碎片流碰撞产生的辐射。合著者加州大学圣克鲁斯分校天文学和天体物理学教授Enrico Ramirez-Ruiz和香港大学Jane Dai开发了一个理论模型，该模型可以解释为什么尽管形成了吸积盘，“潮汐扰动事件”中通常没有观察到X射线，新观测结果为这一模型提供了强有力的支持。
有说服力的证据
这是第一次确凿地证实，即使没有看到X射线，也会在这些事件中形成吸积盘。靠近黑洞的区域被一股光学厚风遮挡住了，所以我们看不到x射线发射，但确实看到了一个延伸的椭圆盘发出的光学光。吸积盘的证据来自光谱观测，合著者、加州大学洛杉矶分校天文学和天体物理学助理教授瑞安·福利(Ryan Foley)和团队在由全天超新星自动化勘测(ASAS-SN)首次探测到TDE(名为AT 2018hyz)后，开始监测TDE。
后来并在加州大学利克天文台用3米高的谢恩望远镜，观测“潮汐扰动事件”（TDE）时注意到了一种不同寻常的光谱。脱颖而出的是氢线（氢气的排放）它的轮廓是双峰的，这与此前的任何其他TDE都不同。光谱中的双峰是多普勒效应造成，多普勒效应改变了运动物体发出光的频率。在围绕黑洞旋转的吸积盘中，以一定的角度观察，一些物质会向观察者移动，所以它发出的光会移动到更高频率，而一些物质会离开观察者，它的光会移动到更低的频率。
这与赛道上的汽车声音相同，当汽车朝你驶来时，它的音调会从高音变为低音，而当它驶过并开始远离你时，音调就会变得更低。如果你坐在看台上，一个转弯的汽车都朝你移动，另一个转弯的汽车则远离你。在吸积盘中，气体以类似的方式绕着黑洞运动，这就是光谱中出现两个峰值的原因。在接下来的几个月里，研究小组继续收集数据，用几个望远镜观察TDE随着时间的推移而演变。
在恒星被破坏后的几周内，吸积盘形成发生得相对较快。这一发现表明，尽管双峰发射很少见，但在光学检测到的TDEs中，吸积盘形成可能是常见的，这取决于吸积盘相对于观察者的倾斜度等因素。模拟显示，所观察到的东西对倾角非常敏感。有一个更好的方向可以看到这些双峰特征，有一个不同的方向可以看到X射线发射。对多波长后续观测的分析，包括光度和光谱数据，为这些不寻常的事件提供了前所未有的洞察。
博科园｜研究/来自：加州大学圣克鲁斯分校
参考期刊《arXiv》《天体物理学》
Cite: arXiv:2003.09427
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