黑洞零食攻击：美国宇航局的斯威夫特探测到类似太阳的恒星正在被一口一口地吞噬

在这个艺术家的概念图中，一个超大质量黑洞从一颗离得太近的恒星上拉出一股气体流。美国宇航局的雨燕天文台发现了一个遥远的黑洞，它经常消耗一颗类似太阳的恒星，展示了天文台不断发展的潜力和新的数据分析方法。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/克里斯·史密斯(USRA/GESTAR)

科学家们利用美国宇航局的尼尔·格雷斯·斯威夫特天文台，在一个遥远的星系中发现了一个黑洞，这个黑洞似乎经常出现吞噬类太阳恒星的部分。这一突破性的发现是通过一种分析天文台x射线望远镜(XRT)数据的新方法实现的。

利用美国宇航局2004年发射的尼尔·格瑞斯·斯威夫特天文台，科学家们在一个遥远的星系中发现了一个黑洞，它不断地蚕食着一颗类似太阳的恒星。该天体预示着Swift科学的新时代的到来，这是通过一种分析卫星x射线望远镜(XRT)数据的新方法实现的。

英国莱斯特大学(University of Leicester)的天体物理学家、斯威夫特团队的长期成员菲尔·埃文斯(Phil Evans)说:“斯威夫特的硬件、软件以及国际团队的技能，使它能够在其生命周期中适应天体物理学的新领域。”与特派团同名的尼尔·格里尔斯(Neil Gehrels)监督并鼓励了许多这样的转变。现在，有了这种新能力，它正在进行更酷的科学研究。”

埃文斯领导了一项关于这颗不幸的恒星及其饥饿黑洞的研究，该研究被统称为Swift J023017.0+283603(或简称Swift J0230)，该研究于9月7日发表在《自然天文学》上。

看看美国宇航局的尼尔·格瑞尔斯·斯威夫特天文台的更新是如何让它捕捉到遥远星系中一个超大黑洞反复咀嚼一颗环绕的恒星的。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心

潮汐破坏事件及其变化

当一颗恒星离一个巨大的黑洞太近时，引力会产生强烈的潮汐，将恒星分裂成一束气体。前缘在黑洞周围摆动，后缘逃离了系统。这些破坏性事件被称为潮汐破坏事件。天文学家将其视为碎片与已经绕黑洞运行的物质盘碰撞时产生的多波长光的耀斑。

最近，天文学家一直在研究这种现象的变化，他们称之为部分或重复潮汐中断。

在这些事件中，每当一颗绕轨道运行的恒星靠近黑洞时，恒星就会向外膨胀并脱落物质，但最终幸存下来。这个过程不断重复，直到恒星失去太多气体，最终分裂。单个恒星和黑洞系统的特征决定了科学家观察到的发射类型，从而创造了一系列广泛的行为来分类。

之前的例子包括每114天发生一次的爆发，可能是由一颗巨大的恒星围绕一个质量为太阳7800万倍的黑洞运行引起的。另一个黑洞的质量是太阳质量的40万倍，每9小时在黑洞周围循环一次，可能是由一颗被称为白矮星的恒星灰烬引起的。

雨燕J0230发生在5亿光年之外一个名为2MASX J02301709+2836050的星系中，由夏威夷的Pan-STARRS望远镜拍摄到。图片来源:尼尔斯玻尔研究所/Daniele Malesani

Swift J0230:一个新的重复破坏

2022年6月22日，XRT首次捕获了Swift J0230。它在大约5亿光年远的北部三角座的一个星系中被点亮。Swift的XRT大约每隔几周就会在同一位置观察到9次额外的爆发。

埃文斯和他的团队提出，Swift J0230是一颗类似太阳的恒星围绕一个质量超过20万倍太阳的黑洞运行时发生的重复潮汐破坏。他们估计，这颗恒星每次经过都会损失大约3个地球质量的物质。这个系统在其他类型的可疑重复破坏之间提供了一座桥梁，并允许科学家模拟不同恒星类型和黑洞大小之间的相互作用如何影响我们的观察。

伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室(MSSL)的研究员爱丽丝·布里维尔德(Alice Breeveld)说:“我们在斯威夫特的紫外/光学望远镜收集的数据中搜索了又搜索，寻找变亮的事件。”在卫星发射之前，她就一直在研究这台仪器。“但是没有任何迹象。星系的变化完全体现在x射线上。这有助于排除其他一些潜在原因。”

NASA的雨燕卫星图片。来源:美国国家航空航天局

Swift J0230的发现要归功于埃文斯开发的一种新的XRT观测自动搜索，称为Swift x射线瞬变探测器。

在仪器观测到天空的一部分后，数据被传输到地面，程序将其与之前同一地点的XRT快照进行比较。如果那部分x射线天空发生了变化，科学家们就会收到警报。以Swift J0230为例，埃文斯和他的同事们能够迅速协调对该地区的额外观测。

“雨燕”最初被设计用来研究伽马射线暴，这是宇宙中最强大的爆炸。然而，自从这颗卫星发射以来，科学家们已经认识到它有能力研究大量的天体，比如潮汐干扰和彗星。

“在菲尔启动他的项目大约两个月后，Swift J0230才被发现，”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的该任务首席研究员s·布拉德利·岑科(S. Bradley Cenko)说。“这对探测器识别其他瞬态事件的能力以及斯威夫特未来探索新的科学领域都是一个好兆头。”

参考文献:“由重复的恒星被大质量黑洞破坏引起的每月准周期性爆发”，作者:P. a . Evans, C. J. Nixon, S. S. Campana, P. Charalampopoulos, D. a . Perley, a . a . Breeveld, K. L. Page, S. R. Oates, R. a . J. Eyles-Ferris, D. B. Malesani, L. Izzo, M. R. Goad, P. T. O 'Brien, J. P. Osborne和B. Sbarufatti, 2023年9月7日，《自然天文学》。DOI: 10.1038 / s41550 - 023 - 02073 - y

戈达德与宾夕法尼亚州立大学、新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室和弗吉尼亚州杜勒斯的诺斯罗普·格鲁曼空间系统公司合作管理斯威夫特任务。其他合作伙伴包括莱斯特、MSSL、意大利布雷拉天文台和意大利航天局。