一个巨大的黑洞摧毁了一颗巨大的恒星

往事随风760

这份新闻稿中有一幅艺术家的插图，展示了红色恒星碎片围绕着一个巨大的球形黑洞旋转。碎片区代表了一颗质量是我们太阳三倍的恒星的残骸，它被黑洞巨大的引力撕裂。这一潮汐中断事件被称为ASASSN-14li。美国宇航局的钱德拉X射线天文台、欧空局的XMM-Newton和其他望远镜研究了它的余波。插图的中心是球形黑洞，半浸在碎片场中，类似于黑色喷射球的上半部分。这个球位于盘状碎片区域的核心，由明显的橙色和红色圆环组成。一条又长又宽的红色云带，代表了恒星的部分残余气体，进入了我们左下角的插图。这条红色气体带穿过黑色的星空向我们的中心席卷而来。在那里，气体弯曲回到左边，在黑洞后面。在重力的吸引下，这条气体带环绕着砖红色和金橙色恒星残骸的环状圆盘。这些碎片围绕着黑洞旋转，最终落入黑洞。微弱的蓝色薄雾似乎是从黑洞和轨道运行的恒星残骸区域辐射出来的。这种薄雾代表了恒星气体被风吹离环状圆盘的部分。鸣谢:美国宇航局

据美国宇航局：天文学家对一颗恒星进行了彻底的法医研究，这颗恒星在冒险靠近一个巨大的黑洞时被撕裂，然后其内部被抛入太空。

美国宇航局的钱德拉X射线天文台和欧洲航天局的XMM-Newton研究了一个黑洞附近的氮和碳的含量，这个黑洞已经撕裂了一颗恒星。天文学家认为这些元素是在恒星接近黑洞时被撕裂之前在恒星内部产生的。

领导这项研究的密歇根大学的乔恩·米勒说:“我们看到了曾经的明星的勇气。“留下的元素是我们可以追踪的线索，以找出哪种恒星灭亡了。”

近年来，天文学家发现了许多“潮汐破裂事件”的例子，其中来自大质量黑洞的引力摧毁了一颗恒星。当恒星的碎片被加热时，这导致了耀斑，通常在可见光、紫外光和X射线中可以看到。这个被称为ASASSN-14li的事件因几个原因而引人注目。

在2014年11月被发现时，这是大约十年来发现的离地球最近的潮汐破裂(2.9亿光年)。由于如此接近，ASASSN-14li提供了关于这颗被摧毁恒星的非常详细的信息。与以前的工作相比，米勒的团队应用新的理论模型对黑洞周围的氮和碳的数量进行了改进的估计。

“这些X射线望远镜可以在太空中用作法医工具，”卡内基天文台和加州大学洛杉矶分校的合著者Brenna Mockler说。“我们发现的氮与碳的相对含量表明，来自一颗注定要毁灭的恒星内部的物质，其质量约为太阳的三倍。”

因此，ASASSN-14li中的这颗恒星是迄今为止天文学家见过的被黑洞撕裂的最大质量的恒星之一，或许也是最大质量的。

“ASASSN-14li令人兴奋，因为潮汐中断最困难的事情之一是能够测量这颗不幸恒星的质量，正如我们在这里所做的那样，”加州大学圣克鲁斯分校的合著者Enrico Ramirez-Ruiz说。“观察超大质量黑洞对大质量恒星的破坏是非常迷人的，因为大质量恒星比低质量恒星更不常见。”



ASASSN-14li的2.5英寸窄切片XMM-Newton光谱如图1所示。RGS1光谱显示为黑色；灰色的RGS2光谱。两个光谱都移动到主框架。蓝色的模型是有太阳丰度的XMMs红色的模型是XMMt，具有解冻的N和C丰度，给出[N/C] ≥ 2.4。左图以24.78为类N vii线的中心，中图以28.78为类He N VI线的中心，右图以33.73为类C vi线的中心。鸣谢:天体物理学杂志快报(2023)。DOI: 10.3847/2041-8213

今年早些时候，另一组天文学家报告了“恐怖芭比”事件，他们估计一颗质量约为太阳14倍的恒星被黑洞摧毁。然而，这尚未被确认为潮汐干扰，对恒星质量的估计主要基于耀斑的亮度，而不是像ASASSN-14li那样基于对黑洞周围物质的详细分析。

ASASSN-14li结果的另一个令人兴奋的方面是它对未来研究的意义。天文学家在银河系中心包含超大质量黑洞的星团中发现了中等质量的恒星，如ASASSN-14li。因此，估计潮汐扰动恒星的恒星质量的能力可能会给天文学家提供一种方法，来识别更遥远星系中超大质量黑洞周围的星团。

在这项研究之前，X射线中观察到的元素很有可能来自超大质量黑洞在以前爆发时释放的气体。然而，这里分析的元素模式似乎来自一颗恒星。

中国合肥科技大学的Chenwie Yang在2017年发表的之前的工作使用了美国宇航局哈勃太空望远镜的紫外线数据，表明ASASSN-14li中的氮含量比碳含量高，但比米勒的团队使用X射线数据发现的要少。这些作者发现这颗恒星的质量仅仅是太阳的0.6倍。

这项工作发表在《天体物理学杂志快报》上。