NASA捕捉萬年一遇的「宇宙犯罪現場」:怪物黑洞撕碎、吞噬和太陽一樣大的恆星

2019-09-27 18:00

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美國航太總署(NASA)26日公布,系外行星探測器「黛絲」捕捉到3億7500萬光年外超大質量黑洞吞噬恆星。(取自NASA)

美國航太總署(NASA)26日公布,系外行星探測器「黛絲」捕捉到3億7500萬光年外超大質量黑洞吞噬恆星。(取自NASA)

美國航太總署(NASA)26日公布,系外行星探測器「黛絲」(TESS)碰巧捕捉到罕見的「宇宙犯罪現場」,一個3億7500萬光年外、有如「怪物」一般的超大質量黑洞,將一顆恆星生吞活剝,這難得的機遇也讓人類有機會深入探究,恆星慘遭龐大重力場撕裂的「瀕死」時刻。

萬年一遇的「潮汐破壞事件」

黑洞因為本身重力太強,不會發出光線,因此難以觀測。但當它吞噬離得太近的恆星時,會迸發出強烈的輻射,這時候人類就有機會察覺到遙遠宇宙發生了什麼事。黑洞的重力促使恆星膨脹、撕裂,外圍氣體會溢散到宇宙之間,恆星核心的光盤則會被黑洞吞噬。這種宇宙屠殺的過程又被稱為「潮汐破壞事件」(tidal disruption event,TDE)。

在最新發現的「潮汐破壞事件」中,受害恆星與加害黑洞一起被科學家稱為「ASASSN-19bt」,位於距離地球3億7500萬光年外飛魚座(Volans)的一座星系中心,俄亥俄州立大學(Ohio State University)的「全天自動化超新星探測系統」(ASAS-SN)今年1月29日首度發現了此一現象,並展開研究。

NASA指出,「ASASSN-19bt」黑洞的質量約是太陽的600萬倍,受害恆星的體積則與太陽差不多。在規模與銀河系相似的星系中,「潮汐破壞事件」發生頻率大約是1萬年至10萬年出現一次,不過由於宇宙存在數十億個星系,科學家迄今已觀察到40起「潮汐破壞事件」。

當然,這仍是難得一遇的事件,俄亥俄州立大學天文教授柯內克(Chris Kochanek)形容:「想像一下,你站在鬧區摩天大樓的屋頂,試著扔下一顆大理石,並且要讓石子剛好掉進人孔蓋的小洞。發生潮汐破壞事件比達成這任務還難。」

經六國科學家的努力,史上第一張黑洞照片終於呈現在世人眼前。(中研院提供)
經六國科學家的努力,史上第一張黑洞照片終於呈現在世人眼前。(中研院提供)

「黛絲」碰巧撞見宇宙屠殺,「推動科學有時需要幸運」

領導這項研究的霍洛伊安(Thomas Holoien)表示,研究團隊先是利用ASAS-SN迅速識別出這是「潮汐破壞事件」,由於黑洞就位在NASA太空望遠鏡「黛絲」(TESS)觀測的方向,因此團隊也利用「黛絲」記錄下的數據分析黑洞吞噬恆星的事件。

相關研究論文27日發表在美國《天體物理學期刊》(Astrophysical Journal),霍洛伊安說:「黛絲的數據讓我們能確切知道ASASSN-19bt整個破壞性事件,是從何時開始變得明亮。這是我們以前做不到的事,因為很少有潮汐破壞事件在亮度達到高峰之前就被發現。」霍洛伊安認為這次歷史性的發現真的很「幸運」,「推動科學進展有時就是需要好運氣。」

美國航太總署(NASA)太陽系外行星探測器「黛絲」(TESS)(AP)
美國航太總署(NASA)太陽系外行星探測器「黛絲」(TESS)(AP)

NASA去年4月發射的太陽系外行星探測器「凌日太陽系外行星勘測衛星」(Transiting Exoplanet Survey Satellite),簡稱「黛絲」,負責掃瞄20萬顆鄰近太陽的明亮恆星,確認是否有行星圍繞這些恆星公轉。今年初起,「黛絲」剛好每半小時就會觀測到「ASASSN-19bt」一次,因此提供非常全面的數據,霍洛伊安的團隊密集追蹤了79天,發現輻射亮度在3月達到高峰。

科學家們試圖計算「ASASSN-19bt」在整個吞噬過程中的明暗變化,以探索恆星碎片的組成與結構。該論文的第二作者、俄亥俄州大天文學家維利(Patrick Vallely)在聲明中表示:「過去我們以為任何潮汐破壞事件都看起來一樣,但結果發現……關於潮汐破壞事件的運行,我們還需要多加研究。因此及早發現潮汐破壞事件正在發生、獲取黛絲的完美觀測值,是非常重要的。」

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