科學家發現黑洞吞噬恆星產生的「回聲」

黑洞是宇宙內最為可怖的殺手，科學家曾經猜測，當一顆恆星靠近黑洞的時候，它會被黑洞的強大潮汐力撕碎，然後在相當長的一段時間內被慢慢吞噬。在2014年11月11日，全世界的望遠鏡就觀察到了在3億光年遠處的黑洞吞噬附近的恆星所產生的電磁爆發信號，這個信號被稱為潮汐破壞閃光。

黑洞吞噬恆星過程的想像圖

不久前，來自麻省理工和約翰霍普金斯大學的科學家在射電波段發現了這個閃光的"回聲"，它的時間在這個閃光十三天之後，和它產生的X射線非常相像。他們認為這些信號具有相同的物理起源，而不僅僅是巧合。這些信號反映了當恆星物質落入黑洞中時，黑洞噴出的高能粒子流。

研究者認為，黑洞吞噬恆星氣體的速率決定了噴出粒子流的強度。黑洞吃得越快，噴出的粒子流就越強。黑洞吃得慢或者沒有吃的，那麼就只有很弱的粒子流噴出，或者啥都沒有。

基於黑洞演化的理論模型，結合對遙遠星系的觀測，科學家們大致理解了潮汐破壞事件發生的過程：當一顆恆星靠近黑洞時，它會受到黑洞的拉力，由於黑洞的重力在空間不同位置不一致，不平衡的力會導致潮汐力，就像月球導致地球上潮汐一樣。

恆星正在被黑洞撕裂

黑洞的潮汐力是如此之大，以至於可以破壞恆星。這個強大的力像擀麵一樣將恆星伸展和展平，最終將其撕成碎片。在此之後，恆星碎片下落並黑洞周邊的物質旋渦，即所謂的吸積盤吸收，吸積盤的物質最終落入黑洞。

這個過程會產生巨大的能量爆發。科學家在多個波段觀察到了這些爆發信號。X射線輻射的來源被認為是吸積盤最內層區域的超熱物質，它正好落入黑洞。可見光和紫外線輻射則可能是來源於吸積盤的外圈物質。

至於射電波段，則存在爭論。一些科學家提出，在恆星爆炸後的瞬間，衝擊波向外傳播並激發周圍介質中的等離子體，進而發射無線電波。在這種情況下，發射的無線電波的模式看起來與從恆星碎片下落產生的X射線模式截然不同。

ASASSN-14LI

然而，這個研究組的科學家在分析ASASSN-14LI，也就是前面所說的潮汐破壞閃光的數據的時候，他們發現射電波段的數據和X光波段的信號模式非常相似，僅僅是時間上相差了13天。這和之前的傳統理論不符合。他們認為，無線電波是由黑洞開始吸收爆炸恆星中的物質後不久從黑洞開始流出的高能粒子射流產生的。由於這些無線電波首先形成的射流區域非常密集（與電子緊密堆積），大部分無線電波立即被其他電子吸收。只有當電子在射流下游傳播時，無線電波才能逃脫，從而產生了研究人員最終發現的信號。因此，射流的強度必須由吸積率或黑洞消耗X射線的恆星碎片的速度來控制。

這些結果可能有助於科學家更好地刻畫黑洞噴射粒子的物理特徵，這是模擬星系演化的一個重要組成部分。

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