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研究發現黑洞飯后會“打嗝” 黑洞進食多年后打嗝現象的原因

華峰博客 252

之前的觀測發現,黑洞雖然引力大到光線都無法逃脫,但它在吞噬恒星時實際上會打嗝。但是,讓科學家們沒有想到的是,他們發現一個黑洞在吞噬了一顆恒星三年后開始"打嗝",竟然把一顆碎裂的恒星殘骸吐出。

2018年10月,天文學家在例行探測一個名為“AT2018hyz” 超大質量黑洞的時候,發現了一個令人十分費解的現象。

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一般情況下,超大質量黑洞會吞噬靠近它的所有星體,包括恒星。在吃掉恒星的過程中,會上演一出好戲——“宇宙燈光秀”。

天文學家稱之為“TDE現象”,即為恒星潮汐撕裂事件,英文為Tidal Disruption Event,簡稱為TDE。不過,對于宇宙天體學家來說,這類事件雖然幾萬年甚至十幾萬年才發生一次,但是觀測這種現象已經不是什么新鮮事了。

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所以,大約6.65億光年外,一顆質量是太陽十分之一的恒星,被超大質量黑洞吞噬,并且上演了一場“燈光秀”,持續時間大約幾個月,并沒有給科學家們留下什么深刻印象。

然而,直到2021年6月,這個黑洞突然重新發出了無線電信號。這種發射似乎是一種被吞噬的物質外吐的行為。通俗地講,就是黑洞吃掉恒星時同時或延后將物質拋回宇宙空間的現象。

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之前,科學家認為這種現象通常在TDE最初發生后的幾天或幾周內出現,而不是幾年后。究竟是什么原因導致超大質量黑洞用餐之后,出現這種神秘的“打嗝”現象呢?

所有人都是一頭霧水。

不鳴則已,一鳴驚人

人們已經看到黑洞會吞噬過于靠近的恒星,從而產生了明亮的恒星“表演燈光秀”。但是現在,人們看到一個黑洞做了一件令人詫異的事情:它在吞噬一顆恒星數年后仍會“打嗝”,讓天文學家感到困惑不已。

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超大質量黑洞周圍出現的恒星潮汐撕裂事件,具有豐富的科學研究價值。天體物理學學家希望這種現象能多一些,因為TDE現象可以暴露出很多信息,幫助我們了解神秘的黑洞,以及宇宙天體存在和運行的機制。

黑洞是愛因斯坦廣義相對論預言的一類獨特的時空結構。黑洞的中心存在一個時空奇點,一般認為黑洞存在一個視界面,進入面內的所有物質,包括光都無法逃脫,最終巨大引力吸引塌縮落到奇點,從而變成黑洞的一部分。

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目前已知的黑洞可以分為兩大類:第一類質量在幾倍到幾十倍太陽質量之間,我們稱之為“恒星級黑洞”;另一類質量在幾百萬到幾十億太陽質量之間,我們稱之為“超大質量黑洞”,一般位于星系的中心。恒星級黑洞首先由理論預言其存在,是大質量恒星死亡留下的產物,天文學家一般通過觀測黑洞吸收“積伴星”的物質爆發出明亮的X射線輻射,確定黑洞存在和質量大小。

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雖然超大質量黑洞最初是以“類星體”形式進入人們視野中,然而在地球近鄰宇宙空間中,我們發現大部分黑洞是相對“平靜”的,并沒有在猛烈地吞噬物質。

此外,宇宙天體學家并沒有確鑿的證據證明黑洞的存在,因此作為類星體中心引擎能量來源的理論假設,還不足以直接證明超大質量黑洞的存在。

黑洞“進食”多年后“打嗝現象”的原因

天文學家表示,這種現象實在讓人費解,也難以用目前的理論推導和解釋。這一現象的發現,讓我們完全措手不及,好像這個黑洞突然從它多年前吞噬的恒星中打嗝打出一堆物質。這個“打嗝”現象的背后可能有著強大的未知力量。比如暗物質的作用,或者其它未知天體的引力,導致超大質量黑洞出現物質外吐現象。那么問題是,究竟什么天體會比超大質量黑洞的質量更為“巨大”呢?

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科學家經過人工智能輔助技術計算出,這些“打嗝”導致外吐物質的速度大約是光速的一半,這比大多數黑洞TDE外流的速度要快五倍左右。這個現象是前所未有的發現,對于我們研究黑洞存在證據、宇宙天體運行機制及影響很有幫助。

到目前為止,天文學家們還不能解釋為什么這些無線電信號花了這么長時間才出現。但是研究黑洞的“進食”習慣在過去發現了一些意想不到的反?,F象。比如有人看到一個黑洞在10年內慢慢地吞噬一顆恒星,而另一個黑洞則在恒星每次擺動過去時都會吞噬一層,產生閃光,像鐘表一樣循環重復。

之后,科學家對這些事件進行更詳細的觀察,積累更多的研究數據后或許可以解開它們可能發生的規律和機制。

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