黑洞三年没吃饭却以50光速吐了天文学家一生中最伟大的发现

Alex 梦晨 发自 凹非寺

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沉寂三年的黑洞，再次点亮夜空。

大量天文台齐刷刷把望远镜对准它，然后……科学家们就都蒙圈了。

上次它被观测到是因为吞噬了一颗恒星，这一次居然是它时隔三年又“吐”了：

大量恒星物质以50%光速喷涌而出，成为史上观测到最亮的黑洞喷射事件之一。

△示意图

来自哈佛-史密森天体物理中心的Yvette Cendes是最早观测到这个事件的人之一。

她说“从来没有人没见过这种情况”，并认为这将帮助人类进一步解开黑洞身上的更多秘密。

与以往相比，这次事件有两点不寻常之处：

首先，黑洞通常是“吃不下的马上就吐”，延迟几年的情况就像饭后很久突然打了个嗝。

其次，以往黑洞向外喷射物质的速度也就10%光速，这次速度却是足足5倍。

Cendes在论文发布的时候激动地写到：

这是我一生中最伟大的发现。

黑洞饭后打嗝

黑洞撕碎一颗靠得太近的恒星称为潮汐破坏事件（Tidal Disruption Event，TDE）。

相当于黑洞把恒星撕成一根面条状，越过视界的物质包括光都会被吞噬。

剩余的有一部分会在黑洞周围旋转形成吸积盘（Accretion Disk），发出强大X射线和可见光组成的耀斑。

还有一部分则会被猛烈喷射而出。

△模拟演示

2023年10月，距离地球6.65亿光年的地方，Cendes的团队观测到一起TDE事件，命名为AT2023hyz。

好几个射电望远镜花了好几个月时间观察，却只观察到耀斑，并没有喷射。

射电望远镜的使用时间很宝贵，研究团队无法在它身上投入太多，只得转移到别的目标。

直到2023年6月，团队终于有时间去重新检查这几年来观测到的TDE。

他们惊讶的发现AT2023hyz又亮了，而且是在5GHz有1.4 mJy射电通量密度，用通俗的话说就是“贼特喵的亮”。

有了这个发现，团队开始疯狂为这个项目申请更多观测时间，请求南半球的澳大利亚智利南非等天文台，以及NASA的钱德拉X射线天文台加入。

分析了大量数据后，研究团队对这次TDE事件有了更多了解。

比如三年前被吞噬的恒星质量大约是太阳的1/10，以及这次喷射最早可能从2023年11月开始，也就是吞噬的第750天左右。

但就是无法解释一个问题——

为什么延迟这么久？

总的来说，团队提出过3个猜想，却几乎都被观测数据和计算模拟一一否定。

首先一个容易想到的思路是密度的突然变化。

但数据支撑不起这个说法，AT2023hyz无论吸积盘的密度还是喷射流的密度在黑洞中都算低的。

第二个思路，会不会更早的喷射方向并不指向地球，所以没有被看到？

根据亮度增加的速度计算也不太可能，这种猜想也被否定。

第三个思路，会不会其实存在两股喷射流，以奇怪的方式相互作用？

这部分的计算比较复杂，放在了论文的附录部分。大致结论是这种情况可能存在，但还是解释不了喷射流在数百天时间尺度上快速演变的问题。

最后Cendes只能想到另一种可能，也就是X射线双星。

当一颗早期恒星与另一颗致密的中子星或黑洞距离很近时，物质会持续的流动过去，发出大量X射线。

不过这种现象以前只在较小的黑洞上观察到过，像AT2023hyz这样的超大质量黑洞还缺乏相关证据。

总而言之，关于黑洞这次为啥隔了这么久才喷出恒星物质，研究者表示还不能确定。

在论文的最后，研究团队表示他们还将继续观测下去。

除了搞清楚AT2023hyz发生的原因以外，也在研究类似的现象是否更为普遍，另一篇系统性分析更多TDE事件的论文也在准备中了。

论文地址：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac88d0

参考链接：[1]https://www.cfa.harvard.edu/news/weve-never-seen-anything-black-hole-spews-out-material-years-after-shredding-star[2]https://twitter.com/whereisyvette/status/1542526740140101632[3]https://www.youtube.com/watch?v=AKCp-1OGGP4

— 完 —

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宇宙中最神秘的天体黑洞(一)，什么是黑洞

在宇宙中，如果要说出一种确定已经存在，并且有神秘色彩的事物，那一定就是黑洞了。

用简单的话来形容黑洞，黑洞是一个极具攻击性的神秘天体。黑洞神秘之处在于无人知晓它的内部构造，黑洞攻击性在于，所有在黑洞周围的物体都会被其吞噬，即使是光也不例外。

黑洞最早是由一位德国的天文学家所发现，而这位天文学家能够发现黑洞，离不开爱因斯坦对天文学做出的贡献。

牛顿认为惯性是物体的属性，质量越大的物体惯性也就越大，即质量是描述物体惯性大小的物理量。牛顿第一定律指出物体的惯性不会由物体运动状态变化而变化，即惯性不变定律。该定律在很长一段时间内人们都认为绝对正确。

直到19世纪末，科学家发现高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学却无法解释，人们也开始对经典力学的正确性产生了怀疑。

这时爱因斯坦提出狭义相对论，他指出当物体高速运动时，物体的质量就会随速度的变大而变大。在这之后他又提出了质量和能量可以相互转化，既能量等于质量乘以光速的平方。这表示，有质量的物体如果想要达到光速，所需的能量就需要接近无限大。故有质量的物体不会达到光速

当一个天体的第一宇宙速度达到或超过光速时，该天体就可以捕捉周围所有的物体。既使光也可以被捕捉。这类天体就是我们所说的黑洞。

是谁发现了黑洞

黑洞发现者：卡尔·史瓦西 (Karl Schwarzschild)，他是德国物理学家、天文学家，天文学家马丁·史瓦西的父亲。

卡尔·史瓦西1873年出生于德国弗兰克福。十六岁时就发表了一篇关于行星轨道的论文。他在斯特拉斯堡与慕尼黑大学求学，1896年获得了博士学位，研究方向是在儒勒·昂利·庞加莱所提的理论方面。

1897年起，他在维也纳的Kuffner天文台担任助理。在那里他发展一个公式，用来计算摄影材料的性质，其中牵涉到一项指数，称作史瓦西指数 。

扩展资料：

黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出和γ射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。

黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小，热量无限大的奇点和周围一部分空空如也的天区，这个天区范围之内不可见。依据阿尔伯特-爱因斯坦的相对论，当一颗垂死恒星崩溃，它将聚集成一点，这里将成为黑洞，吞噬邻近宇宙区域的所有光线和任何物质。

黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在准备灭亡，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，塌陷，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星体，同时也压缩了内部的空间和时间。

但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，连中子间的排斥力也无法阻挡。中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的引力，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。

参考资料来源：百度百科——卡尔·史瓦西