藝術家對恒星（前景）在接近超大質量黑洞時被打亂的印象。 （圖片來源：ESO/M. Kornmesser）
一位藝術家對超大質量黑洞吞噬恒星物質的描繪。（圖片來源：NASA/JPL-Caltech）
（神秘的近距地球uux.cn）據美國太空網（作者：基思·庫珀）：一顆被捕獲的恒星經歷了與遙遠星系中超大質量黑洞的多次近距離接觸 - 甚至可能在被巨大的引力潮汐力撕裂的物質中幸存下來。
超大質量黑洞的離接引力摧毀恒星是一種被稱為潮汐破壞事件（TDE）的暴力事件。氣體從恒星中撕裂并經歷“意大利面化”，觸中其中它被切碎并拉伸成在黑洞周圍流動的顆恒熱物質流，形成一個臨時且非常明亮的星黑幸存下吸積盤。從我們的近距角度來看，容納超大質量黑洞的離接銀河系中心似乎正在耀斑。
2018年9月8日，觸中全天空超新星自動巡天（ASASSN）在8.93億光年外的顆恒遙遠星系的核心發現了耀斑。編目為AT2018fyk，星黑幸存下耀斑具有TDE的近距所有特征。各種X射線望遠鏡，離接包括美國宇航局的觸中Swift，歐洲的XMM-Newton，安裝在國際空間站上的NICER儀器和德國的eROSITA望遠鏡，都觀察到黑洞的亮度急劇增加。通常，TDE的亮度在幾年內會平穩下降，但是當天文學家在首次發現AT2018fyk大約600天后再次觀察AT2018fyk時，X射線很快就消失了。更令人費解的是，大約600天后，黑洞突然再次爆發。這是怎么回事？
“到目前為止，人們的假設是，當我們看到恒星和超大質量黑洞之間近距離相遇的后果時，結果對恒星來說將是致命的;也就是說，這顆恒星被完全摧毀了，“歐洲南方天文臺的天文學家托馬斯·韋弗斯（Thomas Wevers）在一份聲明中說。“但與我們所知道的所有其他TDE相反，當我們在幾年后再次將望遠鏡指向同一位置時，我們發現它已經重新變亮。
韋弗斯領導了一個天文學家團隊，他們意識到重復的耀斑是一顆恒星的特征，該恒星在TDE中幸存下來并完成了另一個軌道以經歷第二次TDE。為了充分解釋他們觀察到的內容，Wevers的小組開發了一個“重復部分TDE”模型。
在他們的模型中，這顆恒星曾經是一個雙星系統的成員，這個雙星系統離銀河系中心的黑洞太近了。黑洞的引力將其中一顆恒星甩開，它變成了一顆失控的超高速恒星，以每秒600英里（1000公里）的速度駛出銀河系。另一顆恒星在1，200天的橢圓軌道上緊緊地抓住了黑洞，將其帶到了科學家所謂的潮汐半徑 - 與黑洞的距離，恒星開始被黑洞發出的引力潮汐撕裂。
由于這顆恒星沒有完全在潮汐半徑內，只有一部分物質被剝離掉，留下一個密集的恒星核心，繼續圍繞黑洞的軌道。黑洞從恒星中拉出的物質形成吸積盤大約需要600天，所以當天文學家看到系統耀斑時，這顆恒星是安全的，靠近其軌道的最遠點。
但隨著恒星的核心再次開始接近黑洞，在第一次相遇大約1，200天后，恒星開始從吸積盤中偷回一些物質，導致X射線發射突然消失。“當核心返回黑洞時，它基本上通過引力從黑洞中竊取了所有氣體，結果沒有物質可以吸積，因此系統變暗，”該研究的共同作者，麻省理工學院的天體物理學家Dheeraj Pasham在聲明中說。
但黑洞的引力很快就回報了這個恩惠，在恒星接近時偷走了更多的物質。就像在最初的遭遇中一樣，從黑洞吃掉恒星到吸積盤的形成有600天的滯后，這解釋了為什么X射線耀斑在它發生時又打開了。
從恒星的軌道上，Wevers的團隊計算出黑洞的質量接近太陽的8000萬倍，比銀河系中心的黑洞人馬座A *的質量大約是太陽的20倍。
Wevers的團隊不必等待很長時間就可以發現該理論是否正確。科學家們預測，AT2018fyk應該在8月再次變暗，當恒星的核心回歸時，并在2025年3月新物質開始吸積到黑洞時再次變亮。
然而，恒星失去黑洞的質量有一個潛在的復雜性。損失的質量部分取決于恒星旋轉的速度，黑洞可能會影響。如果恒星的旋轉速度快到足以分裂，那么黑洞將更容易竊取物質，從而增加質量損失。
“如果質量損失只有1%的水平，那么我們預計這顆恒星能夠存活更多的遭遇，而如果它接近10%，恒星可能已經被摧毀了，”紐約雪城大學研究的共同作者Eric Coughlin在聲明中說。
無論如何，TDE和重復的部分TDE為超大質量黑洞的生命提供了一個罕見的窗口，我們通常無法檢測到這些黑洞，因為它們處于休眠狀態。這對于測量它們的質量和確定黑洞如何演化非常重要，因此黑洞周圍的星系如何在宇宙歷史中演化。
研究結果在美國天文學會第241次會議上發表，并于1月12日發表在《天體物理學雜志快報》上。