黑洞如何吞噬恆星？將其撕扯成碎片並釋放強烈輻射

據國外媒體報道，這是宇宙中最劇烈的事件之一，當恆星太過靠近星系中央的超大質量黑洞時，會被巨大的引力撕扯成碎片。現在，研究人員對這種特定現象——稱為潮汐撕裂事件（tidal disruption event，簡稱TDE）又有了新的發現。 丹麥哥本哈根大學尼爾斯·玻爾研究所（Niels Bohr Institute）和美國加州大學聖克魯斯分校的研究者提出了一個新的統一模型，對近期觀察到的這類極端事件進行了解釋。

恆星被撕裂之後產生的物質被黑洞吞噬的示意圖。這些物質形成了一個吸積盤，但由於同時經過黑洞的物質過多，導致溫度升高，釋放出大量的光線和輻射（兩個箭頭），並且可以在地球上觀測到。

這項突破性的研究結果發表在近期的《天體物理學雜誌通信》（Astrophysical Journal Letters）上，為這個快速成長的研究領域提供了新的理論視角。共同作者、哥本哈根大學的恩里科·拉米雷茲-魯伊茲（Enrico Ramirez-Ruiz）說：「最近十年，我們才開始能將潮汐撕裂事件去其他星系現象區別開來，而新模型將為我們提供基本框架，更好地理解這些罕見事件。」

在大多數星系中，中央黑洞往往十分沉寂，在吞噬物質方面並不活躍，因此也不會釋放出任何光線。潮汐撕裂事件十分罕見，在典型星系中大約1萬年才發生一次。然而，如果一顆倒霉的恆星太過靠近，被黑洞撕裂的話，黑洞會吞進大量的恆星碎片，並釋放出強烈的輻射。

「了解物質如何在這樣極端的條件下進入黑洞，是一件很有趣的事情，」論文第一作者、哥本哈根大學助理教授Jane Lixin Dai說，「在黑洞吞噬恆星氣體的同時，會釋放大量的輻射。我們能觀察到這些輻射，而利用觀察結果，我們就能了解其中的物理學過程，並計算黑洞的特徵。因此，搜尋潮汐撕裂事件是非常有意思的。」

儘管科學家推測，所有潮汐撕裂事件中發生的物理學過程應該都一樣的，但就目前觀察到的二十多次事件中，呈現出來的黑洞特徵有著巨大差別。有些黑洞主要釋放X射線，另一些則主要釋放可見光和紫外線。

理論物理學家一直在努力理解這種多樣性，並將這一難題的不同方面組合成一個連貫的模型。新模型從觀察者的視角解釋了觀察結果的差異。「這就像有張面紗覆蓋了一隻野獸的某些部分，」拉米雷茲-魯伊茲解釋道，「從某些角度，我們看到的是一整隻野獸，但從其他角度看，野獸又被遮住了。同樣一隻野獸，但給我們的感覺是不一樣的。」

Jane Lixin Dai等研究者開發的這一模型結合了包括廣義相對論、磁場、輻射和氣體流體動力學等在內的多個要素。

什麼是黑洞？

黑洞的密度極大，以至於沒有任何形式的輻射——即使是光——能夠逃脫它們的引力。在巨大的引力作用下，黑洞能將塵埃和氣體聚攏在周圍。科學家推測，黑洞的巨大引力可能就是星系中的恆星圍繞運轉的原因。不過，黑洞的起源一直是未解的謎題。

天文學家認為，黑洞可能是巨大的塵埃雲團——比太陽大10萬倍——塌縮形成的。許多這樣的黑洞不斷融合，最終形成更加龐大的超大質量黑洞，後者在所有已知的大型星系中央都有發現。

另一方面，超大質量黑洞也可能來源於巨型恆星——質量可達太陽的100倍。在燃料耗盡之後，巨型恆星可能會塌縮形成黑洞。巨型恆星死亡之後也可能形成超新星，這是一種劇烈的爆發過程，能將物質從恆星外層拋射到太空深處。

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