恒星死里逃生 幸运逃离黑洞魔爪

凤凰科技讯 北京时间10月27日消息 据科学日报报道，近日天文学家发现了一颗被黑洞“部分吞噬”的恒星，幸运的是这颗恒星还存在着，它或将透露有关整个过程的新消息。人们总是认为黑洞会吞噬整颗恒星，或者任何靠近黑洞的天体。然而，有时候几乎被黑洞“捕获”的恒星也可以幸运逃脱，只有少部分质量被黑洞吞噬。这一死里逃生事件真实发生在6.5亿光年远包含“北斗星(The Big Dipper)”的大熊星座，在那里一个超大质量黑洞还没来得及完全吞噬一颗恒星，后者就逃之夭夭了。

美国俄亥俄州立大学的天文学家利用超新星全天自动调查（ASAS-SN）无法观察到这颗恒星，但他们却发现了黑洞在吞噬恒星物质时后者发出的光。在这项发表在期刊《英国皇家天文学会月刊》上的文章里，科学家们描述了一个位于拉尼亚凯亚(Laniakea)超星系团——一个包含银河系在内的拥有数千个星系的超星系团——以外的星系里的黑洞和恒星。

如果拉尼亚凯亚是我们的银河“城市”，那么这一名为“潮汐扰乱事件”（TDE）的事件就发生在城市较大的大都市区。即便如此，这仍是目前观测到的最近的TDE，它将为天文学家提供了解有关超大质量黑洞形成和生长更多信息的绝佳机会。

ASAS-SN目前已经观察到60多个明亮的临近超新星；这一项目的其它目标之一是试图确定TDE在临近宇宙发生的频率。然而2014年1月，也就是ASAS-SN的四架望远镜开始收集数据的几个月后，研究合作作者、美国俄亥俄州大学天文学家克里斯托夫•斯塔奈克(Krzysztof Stanek)教授和他的同事惊讶的发现了一例TDE 。

对斯塔奈克来说，这一项目如此迅速的有了这一罕见发现表明TDE可能比天文学家预想的要更普遍。“我们一开始就发现了一个，基于此，我们很乐观的认为未来每一年或者两年至少能发现一个TDE。” 斯塔奈克说道。“你可以说我们很幸运，但如果我们一直都这么幸运，那么这可能说明我们所做的事是正确的。也许TDE的频率远比人们预想的要高，在未来我们可能会遇到越来越多TDE。”

2014年1月25日当TDE首次发出耀眼光芒时，博士研究生托马斯•霍伦恩（Thomas Holoien）带领进行了对TDE的观察和分析。TDE出现在大熊星座“左脚”附近，位于下台一（Alula Borealis）恒星和小狮座46 (Praecipua)之间。霍伦恩将这个天体标记为ASASSN-14ae，起初他以为是一颗超新星，尽管外表看起来有些异常。但它的亮度模式暗示了事实可能并非如此，霍伦恩和同事最终确定了他们所观察到的其实是TDE。

随后他们利用麦克唐纳天文台1米口径的程控望远镜、2米口径的程控利物浦望远镜、3.5米口径的墨西哥阿帕奇山天文台望远镜以及位于亚利桑那州格拉汉姆山的8.4米口径大双筒望远镜(Large Binocular Telescope, 简称LBT)进行后续的地面观测。随后他们补充了来自雨燕紫外和光学望远镜进行的太空观测。最终，他们利用斯隆数字巡天（Sloan Digital Sky Survey，缩写为SDSS）档案数据确定了这一天体位于它的宿主星系SDSS J110840.11的位置。

基于这一事件释放出的能量，研究人员计算出黑洞只吞噬了相对较少的恒星质量——只有太阳质量的1/1000，大约相当于木星的质量。研究合作作者、俄亥俄州立大学的天文学教授、观测宇宙学俄亥俄州杰出学者克里斯托弗•科哈内克（Christopher Kochanek）是25年前对TDE进行建模的首批专家之一，当时他还是一名研究生。然而，自那时起观察到的TDE寥寥无几，没有人确定的知道TDE对宇宙里黑洞增长的贡献究竟有多重要。

传统观点认为黑洞并不会经常吞噬整颗恒星——频率可能大约为每1万至10万年一次，科哈内克说道。但黑洞吞噬部分恒星物质的频率有多高则有待商榷。“真正的问题是，黑洞吞噬部分恒星物质的概率可能与它完全吞噬恒星的概率并无太大差别。我们仅仅是不知道而已。” 科哈内克解释道。

ASAS-SN或可能有这个问题的答案。这一调查是利用拉斯昆布雷拉斯（Las Cumbres）天文台全球望远镜网络、位于夏威夷哈莱阿卡拉天文台15厘米望远镜以及位于智利赛拉托洛洛的两台望远镜进行的。斯塔奈克表示虽然这些望远镜是低功率望远镜，但它们是以较低成本对整个临近宇宙进行细节研究的理想对象。

这一调查在开始进行的第一年非常成功；自2014年5月起发现的明亮临近超新星中有一半是由ASAS-SN发现的。这是一个非常有前途的开始，这一项目将增加我们对临近恒星、星系和银河超星系团的理解。“我们想要知道周围临近宇宙发生的一切。”

这项研究的其他合作作者包括来自本校物理学院、天文学院、宇宙学和天体物理学中心（CCAPP）的科学家们，以及来自普林斯顿大学、迭戈波特尔斯大学、天体物理学千年研究所、利物浦约翰摩尔斯大学、宾夕法尼亚州立大学、摩海德州立大学、格罗夫城中学、澳大利亚珊瑚塔天文台和华沙大学天文台的研究人员。

这项研究主要是由美国国家科学基金会和宇宙学和天体物理学中心资助进行的。霍伦恩的资金资助来自能量计算科学系研究生奖学金，这个4年的奖学金是为了支持学生进行高性能计算和大数据科学和工程项目，霍伦恩是俄亥俄州立大学第一个获得该奖学金的研究生。（编译/严炎刘星）