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快速自转或可解释恒星掠过黑洞后逐次变暗的耀发

发布于 2026年8月23日 0 浏览

天文学家为一个长期令人困惑的现象提出了可能解释:一颗恒星多次近距离掠过超大质量黑洞后仍然幸存,但每次返回时产生的耀发却越来越暗。发表在《天体物理学杂志》上的新研究通过流体动力学模拟显示,如果恒星在第一次接近黑洞之前已经快速自转,它便可能在后续每次相遇中损失更少物质,并产生逐渐减弱的光学耀发。

这类现象被称为重复性部分潮汐瓦解事件。黑洞在恒星两侧造成不同强度的引力,剥离恒星的一部分物质,但其核心仍可留在轨道上,并在数月或数年后再次返回。落回黑洞附近的物质以光的形式释放能量,使天文学家能够间接研究原本不可见的黑洞。雪城大学称,目前大约发现了十个重复系统,其中四个的耀发持续变暗。

早先的模拟遇到了矛盾。模型表明,恒星虽然在连续经过黑洞时损失的质量减少,但黑洞施加的力矩也会使它转得更快。数量较少的碎片随后会在更短时间内返回,使物质回落的峰值速率及预测亮度大致不变。这一结果无法对应几个真实系统中实际观测到的亮度下降。

雪城大学博士研究员安纳尼娅·班多帕德亚伊带领的团队在模型中加入了恒星起初已快速自转这一条件。在这种情况下,后续接近黑洞不会再显著加快恒星转动,碎片返回所需时间因而保持相对稳定。随着每次相遇剥离的质量减少,回落峰值速率降低,模拟中的耀发也随之变暗。不过,这仍是一个可能的物理解释,现有观测尚未直接证实这些恒星最初的自转速度。

研究人员认为,希尔斯机制可以同时解释快速自转和异常紧密的轨道。按照这一情景,一对彼此紧密绕行的恒星靠近超大质量黑洞,强大引力将其中一颗抛出,同时把另一颗俘获。致密双星中的恒星可能受到潮汐锁定,在被分开之前便快速自转,因此能够自然提供新模拟所需要的初始条件。

这一模型也可能帮助研究银河系中心超大质量黑洞人马座A*附近的恒星,因为类似的俘获过程或许把其中一些恒星送入了现有轨道。未来的大视场巡天可以发现更多重复性部分潮汐瓦解事件,并测量每次耀发如何变化。更大的观测样本将检验快速初始自转是否能稳定解释耀发逐次变暗的规律,也能进一步约束恒星与黑洞极端相互作用的物理过程。

来源: ScienceDaily, Syracuse University, The Astrophysical Journal

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