黑洞“饭后会打嗝”？你了解黑洞形成和吞噬的过程吗？

作者：科幻网

发布时间：2022-10-20 11:01

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科幻网10月20日讯 近日，由美国哈佛-史密松森天体物理中心领导的一个研究小组发现，一个黑洞在吞噬小恒星时隔多年后，正在以一半的光速喷射出一些物质，犹如人吃完饭后会打嗝一样。

首先，我们需要了解到黑洞是如何形成的。一个恒星快灭亡的时候发生爆炸，而核心中的物质被压缩成密实的形体，同时压缩了内部空间和时间就成为黑洞。黑洞是一个密度很大的物质，不仅具有强大的引力，而且视界逃逸的速度大于光速。

黑洞是一种时空曲率可以让光都没有办法逃脱的天体，所以黑洞是黑色的，它产生的力可以将任何靠近它的东西吸进去。

研究人员在2018年10月时观测到一个超大质量黑洞正在吞噬一颗恒星，当时曾经发出极强的光而被多家天文台观测到，这一事件被命名为AT2018hyz。然而，直到2021年6月，这个黑洞突然重新发出了无线电信号，这种发射似乎是一种被吞噬的物质外吐行为，研究人员将这次发现的黑洞自发喷射物质的事件比喻为“黑洞吃饱饭后的打嗝”。

天文学家表示这可能与黑洞内部能量活动有关，被吞噬的恒星打破黑洞内部平衡激发共振现象促使部分物质被喷射到黑洞外。不过研究团队发现并没有引力波活动现象发生，所以不认可此说法。目前科学家们也无法理解黑洞的这一行为，不过这也有助于科学家们重新认识黑洞与其他的活动特性。（编辑：秦莹莹）

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研究发现黑洞也“打嗝” 吞噬恒星3年后喷出物质

作者：新浪财经

发布时间：2022-10-20 15:21

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来源：看看新闻KNEWS

00:18

最新研究发现，黑洞在吞噬小恒星后会喷射出物质，就像人吃饱饭会打嗝一样。

据报道，2018年的10月，一颗距离地球约6.65亿光年的小恒星由于距离一个黑洞太近而被撕成碎片，并被黑洞吞噬，随后陷入了平静。然而三年后，同一个黑洞再次照亮了星空，这件事却让天文学家有点吃惊，因为它当时没有吞噬任何新的东西。

近日《科学》杂志上收录了一项关于此事件的最新研究，由美国哈佛·史密松森天体物理中心领导的一个研究小组得出结论，这个黑洞在吞噬小恒星时隔多年后，正在以一半的光速喷射出一些物质，犹如人吃完饭后会打嗝一样。

据相关团队观测数据，黑洞撕碎一颗靠得太近的恒星被称为潮汐破坏事件。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，这就是研究人员观测到的黑洞“打嗝效果”，但目前还不清楚背后的真相，研究团队表示他们还将继续观测下去。

（编辑：白白）

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超大质量黑洞“用餐”后会“打嗝”？罕见的TDE现象，你知道吗

作者：科学先知

发布时间：2022-10-14 16:27

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引言

2018年10月，天文学家在例行探测一个名为“AT2018hyz” 超大质量黑洞的时候，发现了一个令人十分费解的现象。

一般情况下，超大质量黑洞会吞噬靠近它的所有星体，包括恒星。在吃掉恒星的过程中，会上演一出好戏——“宇宙灯光秀”。

图1 TDE现象艺术假想图

天文学家称之为“TDE现象”，即为恒星潮汐撕裂事件，英文为Tidal Disruption Event，简称为TDE。不过，对于宇宙天体学家来说，这类事件虽然几万年甚至十几万年才发生一次，但是观测这种现象已经不是什么新鲜事了。

所以，大约6.65亿光年外，一颗质量是太阳十分之一的恒星，被超大质量黑洞吞噬，并且上演了一场“灯光秀”，持续时间大约几个月，并没有给科学家们留下什么深刻印象。

图2 宇宙深空中可能存在的黑洞

然而，直到2021年6月，这个黑洞突然重新发出了无线电信号。这种发射似乎是一种被吞噬的物质外吐行为。通俗的讲，就是黑洞吃掉恒星时同时或延后将物质抛回宇宙空间的现象。

图3-黑洞的引力撕扯作用

之前，科学家认为这种现象通常在TDE最初发生后的几天或几周内出现，而不是几年后。究竟是什么原因导致超大质量黑洞用餐之后，出现这种神秘的“打嗝”现象呢？

所有人都是一头雾水。

图4 黑洞正在“用餐”示意图

不鸣则已，一鸣惊人

人们已经看到黑洞会吞噬过于靠近的恒星，从而产生了明亮的恒星“表演灯光秀”。但是现在，人们看到一个黑洞做了一件令人诧异的事情：它在吞噬一颗恒星数年后仍会“打嗝”，让天文学家感到困惑不已。

图5 星系中心的“超大质量黑洞”

超大质量黑洞周围出现的恒星潮汐撕裂事件，具有丰富的科学研究价值。天体物理学学家希望这种现象能多一些，因为TDE现象可以暴露出很多信息，帮助我们了解神秘的黑洞，以及宇宙天体存在和运行的机制。

黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的一类独特的时空结构。黑洞的中心存在一个时空奇点，一般认为黑洞存在一个视界面，进入面内的所有物质，包括光都无法逃脱，最终巨大引力吸引塌缩落到奇点，从而变成黑洞的一部分。

图6 黑洞的“界面”示意图

目前已知的黑洞可以分为两大类：第一类质量在几倍到几十倍太阳质量之间，我们称之为“恒星级黑洞”；另一类质量在几百万到几十亿太阳质量之间，我们称之为“超大质量黑洞”，一般位于星系的中心。恒星级黑洞首先由理论预言其存在，是大质量恒星死亡留下的产物，天文学家一般通过观测黑洞吸收“积伴星”的物质爆发出明亮的X射线辐射，确定黑洞存在和质量大小。

图7 可能存在黑洞

虽然超大质量黑洞最初是以“类星体”形式进入人们视野中，然而在地球近邻宇宙空间中，我们发现大部分黑洞是相对“平静”的，并没有在猛烈地吞噬物质。

此外，宇宙天体学家并没有确凿的证据证明黑洞的存在，因此作为类星体中心引擎能量来源的理论假设，还不足以直接证明超大质量黑洞的存在。

黑洞“进食”多年后“打嗝现象”的原因

天文学家表示，这种现象实在让人费解，也难以用目前的理论推导和解释。这一现象的发现，让我们完全措手不及，好像这个黑洞突然从它多年前吞噬的恒星中打嗝打出一堆物质。这个“打嗝”现象的背后可能有着强大的未知力量。比如暗物质的作用，或者其它未知天体的引力，导致超大质量黑洞出现物质外吐现象。那么问题是，究竟什么天体会比超大质量黑洞的质量更为“巨大”呢？

图7 黑洞和恒星

科学家经过人工智能辅助技术计算出，这些“打嗝”导致外吐物质的速度大约是光速的一半，这比大多数黑洞TDE外流的速度要快五倍左右。这个现象是前所未有的发现，对于我们研究黑洞存在证据、宇宙天体运行机制及影响很有帮助。

引言

到目前为止，天文学家们还不能解释为什么这些无线电信号花了这么长时间才出现。但是研究黑洞的“进食”习惯在过去发现了一些意想不到的反常现象。比如有人看到一个黑洞在10年内慢慢地吞噬一颗恒星，而另一个黑洞则在恒星每次摆动过去时都会吞噬一层，产生闪光，像钟表一样循环重复。

之后，科学家对这些事件进行更详细的观察，积累更多的研究数据后或许可以解开它们可能发生的规律和机制。

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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

作者：量子位

发布时间：2022-10-16 13:53

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Alex 梦晨 发自 凹非寺量子位 | 公众号 QbitAI

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

2018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AT2018hyz。

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2021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AT2018hyz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2020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，AT2018hyz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AT2018hyz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AT2018hyz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

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黑洞将恒星撕成碎片多年后亮起—“我们以前从未见过这样的事情”

作者：睿智天空LH

发布时间：2022-10-17 14:09

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潮汐破坏事件 AT2019dsg 的艺术家插图，其中一个超大质量黑洞将一颗恒星变成意大利面条并吞噬掉一颗恒星。一些物质没有被黑洞消耗，而是被抛回太空。

2018 年 10 月，一颗小恒星因离地球 6.65 亿光年的星系中的黑洞太近而被撕成碎片。尽管听起来可能令人兴奋，但对于偶尔在扫描夜空时目睹这些暴力事件的天文学家来说，这一事件并不感到意外。

然而，在大屠杀近三年后，同一个黑洞再次照亮了天空。科学家说，特别奇怪的是它没有吞下任何新东西。

“这让我们大吃一惊——以前没有人见过这样的事情，”Yvette Cendes 说。她是一项分析这一现象的新研究的主要作者，也是天体物理学中心的研究助理 | 哈佛和史密森尼 ( CfA )。

虽然研究小组得出结论，黑洞现在正在以光速的一半喷射物质，但他们不确定为什么流出延迟了几年。10 月 11 日在《天体物理学杂志》上描述的结果可能有助于科学家更好地了解黑洞的摄食行为，森德斯将其比作饭后“打嗝”。

该团队在重新审视过去几年发生的潮汐扰动事件 (TDE) 时发现了这种不寻常的爆发。TDE 是指侵入的恒星被黑洞意大利化。

VLA 多云的暮光之城。

来自新墨西哥州甚大阵列 (VLA) 的无线电数据显示，这个黑洞在 2021 年 6 月神秘地复活了。森德斯和团队急忙更仔细地检查了这一事件。

“我们在多个望远镜上申请了导演自由时间，当你发现一些意想不到的东西时，你不能等待望远镜提案的正常周期来观察它，”Cendes 解释道。“所有申请都立即被接受。”

该团队使用 VLA、智利的ALMA 天文台、南非的 MeerKAT、澳大利亚的澳大利亚望远镜紧凑阵列、钱德拉 X 射线天文台和 Neil Gehrels收集了被称为 AT2018hyz 的多波长光的 TDE 观测结果太空中的斯威夫特天文台。

对 TDE 的无线电观测证明是最引人注目的。

“十多年来，我们一直在用射电望远镜研究 TDE，我们有时会发现它们在射电波中发光，因为它们在恒星首次被黑洞吞噬时喷出物质，”埃多伯杰说，天文学教授哈佛大学和 CfA，以及这项新研究的合著者。“但在 AT2018hyz 中，前三年无线电静默，现在它被戏剧性地点亮，成为有史以来观测到的最射电发光的 TDE 之一。”

太空望远镜科学研究所的博士后研究员、新论文的合著者塞巴斯蒂安·戈麦斯（Sebastian Gomez）表示，AT2018hyz 在 2018 年首次使用可见光望远镜（包括 Fred Lawrence 的 1.2 米望远镜）对其进行研究时“并不引人注目”亚利桑那州的惠普尔天文台。

戈麦斯当时正在与伯杰一起撰写博士论文，他使用理论模型计算出被黑洞撕裂的恒星只有太阳质量的四分之一。

“我们在可见光下对 AT2018hyz 进行了几个月的监测，直到它消失，然后我们才将其从脑海中抹去，”戈麦斯说。

TDE 以在发生时发光而闻名。当一颗恒星接近黑洞时，引力开始拉伸，或者说把这颗恒星变成意大利面条。最终，细长的物质围绕黑洞旋转并升温，形成一道闪光，天文学家可以在数百万光年外发现。

一些意大利面条化的材料偶尔会被抛回太空。天文学家把它比作黑洞是杂乱的食客——并不是他们试图吃的所有东西都会进入他们的嘴里。

但是，被称为流出的排放通常在 TDE 发生后迅速发展——而不是几年后。“就好像这个黑洞突然开始从它多年前吃掉的恒星中喷出一堆物质，”森德斯解释道。

在这种情况下，打嗝是响亮的。

物质流出的速度是光速的 50%。相比之下，大多数 TDE 的流出物以 10% 的光速传播，Cendes 说。

“这是我们第一次目睹喂食和流出之间如此长时间的延迟，”伯杰说。“下一步是探索这是否真的更频繁地发生，我们只是在 TDE 的演变过程中没有足够晚地研究它们。”

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韦伯望远镜在黑洞附近发现奇怪现象，科学家研究后发现了有机分子

作者：优美生态环境保卫者

发布时间：2022-10-14 08:27

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由牛津大学领导并在加那利天体研究所 (IAC) 的参与下，研究团队利用詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 中红外仪器 (MIRI) 的光谱数据，发现了宇宙黑洞附近存在着极为特殊的物质，经研究后惊奇地发现，在黑洞附近发光的星系区域中，存在着一种被称为多环芳烃 (PAHs) 的微小尘埃分子。

观察星系最内部区域的 PAH 分子，是研究中心黑洞对宿主星系演化影响的最佳方法之一。活跃星系中心的密集气体和尘埃云吸收了大部分可见光，因此在可见光范围内研究新恒星的形成具有很大的局限性，但是，红外线并不会受到宇宙空间中微小灰尘的影响，可以更清晰地看到星系发光的中心区域。

尖端仪器

“JWST MIRI 为我们提供了一个绝佳的机会，以一种迄今为止不可能的方式观察星系，”领导这项研究并在牛津大学攻读博士学位的一位研究员解释说。“ PAH 分子特别有趣，因为它们在太空中含量丰富，是宇宙中分布最广的有机分子之一。它们被认为是益生元化合物的重要组成部分，可能对生命的起源发挥关键作用。”

多环芳烃也是重要的天文工具。当它们被恒星照亮时，它们会在红外线中产生极其明亮的发射带，使天文学家不仅可以追踪到恒星的形成活动，还可以将它们用作星际介质中局部物理条件的敏感“晴雨表”。因此，它们是研究星系如何形成和演化的关键。

该研究小组使用韦伯望远镜的尖端仪器，首次表征了三个发光活跃星系核区域的 PAH 特性。为此，他们将观察结果与这些分子的理论预测进行了比较。PAH模型由牛津大学的若干物理化学小组共同开发。

之前的太空观测和研究工作，预测了活跃星系中多环芳烃分子的破坏，但此次研究令人惊讶的是，多环芳烃分子实际上可以在黑洞附近生存——即使是高能光子可能将它们撕裂的地方。可以解释这一点的一个原因，可能是分子受到核心区域中大量分子气体的保护。

关于活跃星系内部区域的新数据

“我们期待确认黑洞的存在确实会影响 PAH 分子的特性，但我们很高兴地发现 PAH 分子即使在这些极其恶劣的条件下也能存活，” 参与研究的科学家解释道。这项研究引起了更广泛的天文学界的极大兴趣，特别是对于从行星和恒星的形成、到最遥远和最微弱的星系进行研究的团队。

这项工作证实，超大质量黑洞对 PAH 分子有重大影响，这严重限制了 PAH 分子在探测活跃星系产生新恒星的速度方面的使用，特别是，在靠近中心黑洞的地方，这些分子的性质与离活动星系核更远的地方存在很大不同，这种影响更加强烈。

在该项目研究中，获得有关 PAH 分子的可靠知识是关键，特别是对于富含气体和灰尘的环境，在这些环境中，由于存在高度“模糊”，传统探测和研究通常会失败。此次科学家利用韦伯望远镜的发现和初步研究结果，则打破了以往传统研究的弊端。后续，研究更多的星系来研究具有代表性的活跃星系群则是科学家们的重点攻克方向。

可以想象，在未来多国共同参与的有关银河系的活动、环面和外流调查等相关研究中，将会继续应用这一方法，这对于运用这些有机分子用于研究活跃星系中的恒星形成、如何依赖中心恐怖的黑洞进行运行等，均具有很大的借鉴和参考意义。

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