加州大学圣克鲁兹分校的研究详细说明了一颗星落入黑洞时的毁灭

作者:毋损悉

通过黑洞破坏恒星的计算机模拟显示了形成一个“吸积盘”的恒星物质螺旋进入黑洞这个图像显示了盘形成的早期阶段新发表的研究详细说明了当一颗恒星落入一个黑洞时被毁坏,解释为什么观察者可能无法看到恒星中的氢气证据恩里科·拉米雷斯 - 鲁伊斯使用计算机模拟来探索宇宙中最猛烈的事件,所以当对恒星的第一次详细观测时据报道,2012年(Gezari等人,自然界)被黑洞撕裂,他急于将数据与他的模拟结果进行比较。他对已公布的结论之一表示高度怀疑:被破坏的恒星是一颗罕见的氦星“我确信这是一颗普通的氢星,我们只是不明白发生了什么,”加州大学S天文学和天体物理学教授拉米雷斯 - 鲁伊斯说。安塔克鲁兹在天文物理学杂志上发表的一篇论文中,可以在网上找到arXivorg,拉米雷斯 - 鲁伊斯和他的学生解释了在超大质量黑洞破坏正常类太阳恒星期间发生的事情,他们说明观察者可能会失败的原因看到明星​​中氢的证据第一作者和UCSC研究生James Guillochon(现为哈佛大学的爱因斯坦研究员)和本科生Haik Manukian与Ramirez-Ruiz合作,对星和黑洞之间的相遇进行了一系列详细的计算机模拟超大质量黑洞被认为潜伏在大多数星系的中心有些(称为活动星系核)非常明亮,从过热气体中射出的强烈辐射落入黑洞但是当地宇宙中大多数星系的中心黑洞已经运行天然气和静止只有当一个不幸的恒星接近太近并被黑洞强大的潮汐力切碎时银河系中心发出明亮的光晕天文学家称这是一个“潮汐破坏事件”(TDE),在一个典型的星系中它大约每10000年发生一次当一颗恒星第一次遇到黑洞时,潮汐力将恒星拉入从计算机模拟这些图像中可以看出,在将它撕开之前是一个细长的斑点“这意味着你必须调查最近的10,000个星系才能看到一个事件,因此多年来这是一个非常理论的领域,”拉米雷斯 - 鲁伊兹说,然后是Pan-STARRS(全景测量望远镜和快速反应系统),它正在不断地测量天空,并开始探测和记录这些非常罕见的事件的观测结果。第一个被称为PS1-10jh,被检测到在2010年和2012年出版的天文学家记录了光线曲线(亮度随时间的上升和下降),并在峰值亮度下拍摄光谱以研究不同波长的光线。缺少光谱的光谱ve galactic nucleus(AGN)显示特定波长的特征“发射线”,对应于最常见的元素,如氢和氦。这些发射线在连续光谱中表现为强度增加的尖峰。关于PS1-10jh的令人震惊的事情是没有光谱中的氢气线“看到氦而非氢气是非常罕见的星星主要由氢气制成,而仅由氦气制成的恒星非常罕见,所以这是一个巨大的问题,”Guillochon说“人们说可能是一颗巨大的恒星,有一个氦核和一个氢气包层,黑洞首先去除了氢,然后是第二次通过氦核“Guillochon开始使用计算机模拟探索可能性。结果提供了对原点的新认识。潮汐破坏事件中的发射线它们表明来自潮汐破坏的光照耀斑包含有关恒星类型和bl大小的信息ack hole它们表明PS1-10jh涉及最常见的恒星类型(主要序列恒星很像我们的太阳)和一个相对较小的超大质量黑洞当一颗恒星被超大质量黑洞破坏时,潮汐力首先拉伸在破碎之前将恒星变成一个细长的斑点在一个完全的破坏中,大约一半的恒星质量被弹射而另一半仍然以椭圆轨迹束缚,最终形成一个物质盘旋成黑洞的“吸积盘” 以前,研究人员认为未结合的材料形成了一个广泛的“扇形”,并且这种喷射材料的扇形是发射线的主要来源但是在Guillochon的模拟中,未结合的材料被自重限制在一个狭窄的带中,没有足够的表面积作为发射线的来源相反,发射线必须来自吸积盘。模拟显示这个盘随着时间的推移如何形成,从内部开始并向外生长AGN根据Ramirez -Ruiz,就像观察活跃的星系核的诞生TDE中的发射线对应于AGN的充分研究的“宽线区域”在AGN中,不同元素的发射线在距离的不同距离处产生。中心黑洞氦线深入产生,而氢线则产生更远的地方,电离辐射的强度略低于PS1-10jh的光谱,吸收盘根本没有变得足够大到达氢气开始产生排放线的距离“氢气就在那里,你只是看不到它,因为它是如此高度离子化了解TDE光谱的方法是将它看作是带有截断磁盘的AGN,因为磁盘仍在增长,“Guillochon说”在AGN中,排放是稳定的,因为磁盘已建立在我们的潮汐破坏模型中,您看到了广泛的区域正在建造“最近,检测到了另一个TDE(PS1-11af),它的光谱既没有氢气也没有氦气发射线”我们的模型告诉我们这必须是一个较小的黑洞,当光谱被拍摄时如此小,你不会期望看到氢或氦,“Guillochon说,新论文还展示了TDE的光线曲线如何能够产生关于恒星和黑洞质量的信息。模拟得到的光线曲线米观察到的光线曲线非常好“通过这个简单的模型,我们可以完美地拟合数据,我们能够解释多个色带中的光线曲线,”Ramirez-Ruiz说:“星的类型和大小光线曲线上印有黑洞“根据Ramirez-Ruiz的说法,Pan-STARRS有望发现数十个潮汐中断,而计划中的大型天气调查望远镜(LSST)每年可探测到数千个潮汐。这意味着天文学家将成为能够研究局部星系中心的静止黑洞,否则很难发现如果不是不可能发现的话,如果它不发光,超大质量黑洞只能通过它对恒星运动的影响来揭示它的存在,并且黑洞,更难看到那些影响“我们现在正在检测非常接近检测极限的黑洞,”Ramirez-Ruiz说:“潮汐破坏正在阐明当地的低质量静止群体黑洞,这将使我们能够测试每个星系中心都有黑洞的想法,即使是那些小黑洞“这项研究得到了大卫和露西尔帕卡德基金会,国家科学基金会和美国国家航空航天局计算机构的支持。在UCSC Pleiades,Hyades和Laozi计算机集群以及NASA Pleiades计算机集群上发表:James Guillochon等,“PS1-10jh:近太阳成分主序星的破坏”,2014年,ApJ ,783,23; doi:101088 / 0004-637X / 783/1/23 PDF研究复制:PS1-10jh:近太阳成分主序星的破坏来源:Tim Stephens,加州大学圣克鲁兹分校图片:....