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天文学家发现了一颗被黑洞吞噬的恒星


当黑洞从周围的空间吞噬大量物质时会喷出巨大的X射线,它是由物质被吸向黑洞时加热到极高的温度所产生,非常明亮,从地球上就可探测到。

这些X射线耀斑会有规律地喷出,这是一种令人费解的行为。去年有报道称,来自2.5亿光年外银河系中心的一个超大质量黑洞每隔9个小时就会发生一次X射线耀斑。

经过仔细研究,英国莱斯特大学的天文学家安德鲁·金认为他已经找到了原因:一颗死星被困在为期9小时的椭圆黑洞轨道上。每一次近距离靠近,黑洞就会吞噬更多的恒星物质。


白矮星围绕着黑洞中心的运行轨道

金说:“这颗白矮星被锁定在靠近黑洞的椭圆轨道上,每隔9小时就会绕着黑洞运行一次。在它最接近黑洞的时候,大约是黑洞事件地平线半径的15倍,气体从恒星上被拉出,进入黑洞周围的增量盘,释放出X射线。"

这个黑洞名为GSN 069,就超大规模黑洞而言,它相当轻盈,质量只有太阳的40万倍。即便如此,它还是很活跃,被一个热的增量物质盘包围着,向黑洞进食,并在黑洞中生长。

根据金的模型,这个黑洞只是在外面闲逛,做着它的主动增殖的事情,这时一颗红色巨星碰巧走得太近了一点。这颗黑洞迅速将这颗恒星的外层剥离,加速其进化成为白矮星,也就是这颗恒星耗尽核燃料后剩下的死核(白矮星的余热,而不是活的恒星的聚变过程)。

根据X射线耀斑的大小,以及对黑洞质量转移产生的耀斑的理解,再加上恒星的轨道,金计算出了这颗恒星的质量,大约是太阳质量的0.21倍。

虽然具有较轻的质量,但对于白矮星来说,这是一个相当标准的质量。如果我们假设这颗恒星是白矮星,根据我们对其他白矮星和恒星演化的理解,我们还可以推断出这颗恒星富含氦气,很早以前就已经耗尽了氢气。

金说:“可以推断出2.5亿光年外的一颗小恒星的轨道、质量和组成,这是非常了不起的。”

根据这些参数,他还预测,这颗恒星的轨道会出现轻微的摆动,就像一个失去速度的陀螺一样。这种摆动应该每两天左右就会重复一次,如果观察这个系统足够长的时间,甚至有可能探测到。

这可能是黑洞随着时间的推移而变得越来越大的一种机制。但科学家们还需要研究更多这样的系统来证实,而且它们可能不容易被探测到。一个原因是GSN 069的黑洞质量较小,这意味着这颗恒星可以在更近的轨道上运行。要想在更大质量的黑洞中存活下来,恒星就必须在更大的轨道上,这意味着任何周期性的进食都会更容易错过。而且如果恒星离得太近,黑洞就会把它摧毁。


如果没有其它变化的话,这颗恒星会停留在原地,绕着黑洞运行,继续慢慢地被剥离数十亿年。这将导致它的体积越来越大,密度越来越小(白矮星只比地球大一点),直到它的质量下降到行星质量,甚至可能最终变成气体。

金说:“它会拼命想逃,但根本无法逃脱。黑洞会逐渐吞噬它,永远不会停止。"

这项研究已经发表在《英国皇家天文学会月报》上。

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