天空中隨處可見撕碎恆星的黑洞。這是麻省理工學院科學家的一項新研究發出的信息，該研究發表在1月29日的《天文物理學雜誌》。這項研究的作者報告說，他們發現了18 個新的潮汐擾動事件（TDEs）–即附近一顆恆星被潮汐捲入黑洞並被撕成碎片的極端情況。當黑洞大快朵頤時，它會在整個電磁頻譜中釋放出巨大的能量。

天文學家透過尋找光學和X 射線波段的特徵爆發，探測到了以前發生過的潮汐破壞事件。迄今為止，這些搜索已經揭示了附近宇宙中大約十幾個恆星粉碎事件。麻省理工學院研究團隊新發現的潮汐擾動事件比宇宙中已知的潮汐擾動事件多了一倍以上。

研究人員透過一個非常規波段：紅外線發現了這些以前”隱藏”的事件。除了發出光學和X射線暴之外，TDEs還能產生紅外線輻射，尤其是在”多塵”星系中，在這些星系中，中心黑洞被星系碎片所籠罩。這些星系中的塵埃通常會吸收和遮蔽光學和X射線光，以及這些波段中的任何TDEs跡象。在此過程中，塵埃也會升溫，產生可偵測到的紅外線輻射。研究團隊發現，紅外線輻射可以作為潮汐擾動事件的標誌。

透過紅外線波段的觀察，麻省理工學院的研究團隊在以前隱藏著此類事件的星系中發現了更多的TDEs。這18 個新事件發生在不同類型的星系中，分散在整個天空中。

麻省理工學院的科學家發現了18個新的潮汐擾動事件（TDEs）–即附近恆星被潮汐捲入黑洞並被撕成碎片的極端情況。這些發現是附近宇宙中已知TDEs 數量的兩倍以上。圖片來源：研究人員提供，經《麻省理工新聞》編輯

第一作者、麻省理工學院卡弗里天文物理學和太空研究所研究生梅根-馬斯特森說：”這些來源中的大多數並沒有在光學波段中顯示出來。如果想從整體上了解TDEs，並用它們來探測超大質量黑洞的人口結構，就需要在紅外線波段進行觀察”。”

麻省理工學院的其他作者包括Kishalay De、Christos Panagiotou、Anna-Christina Eilers、Danielle Frostig 和Robert Simcoe，以及麻省理工學院物理學助理教授Erin Kara，還有來自德國馬克斯-普朗克地外物理研究所等多個機構的合作者。

熱量峰值

研究團隊最近透過紅外線觀測發現了距離最近的TDE。這項發現為天文學家尋找主動覓食的黑洞開闢了一條基於紅外線的新途徑。

這項首次發現促使研究小組開始尋找更多的TDE。在新的研究中，研究人員搜尋了NEOWISE–NASA寬視場紅外線巡天探測器的更新版–所拍攝的檔案觀測資料。這顆衛星望遠鏡於2009 年發射升空，在短暫的停頓之後，它繼續掃描整個天空，尋找紅外線”瞬變”或短暫爆發。

研究小組利用合著者Kishalay De 開發的演算法查看了任務的存檔觀測資料。此演算法能從紅外線輻射找出可能是紅外線輻射瞬時爆發跡象的模式。然後，研究小組將標記的瞬態輻射與200 兆帕/秒（或6 億光年）範圍內所有已知附近星系的星表進行交叉對比。他們發現，紅外線瞬變可以追溯到大約1000 個星系。

然後，他們放大了每個星系的紅外線爆發訊號，以確定該訊號是否來自TDE以外的其他來源，例如活動星系核或超新星。在排除了這些可能性之後，研究小組又對剩餘的訊號進行了分析，尋找一種具有TDE特徵的紅外線模式–即一個急劇的尖峰之後是一個逐漸下降的過程，這反映了黑洞在撕裂恆星的過程中突然將周圍的塵埃加熱到大約1000開爾文，然後逐漸冷卻下來的過程。

這項分析發現了18 個”乾淨”的潮汐擾動事件訊號。研究人員對發現每個潮汐破壞事件的星系進行了調查，發現它們發生在整個天空的一系列星系中，包括塵埃星系。

馬斯頓說：『如果你仰望天空，看到一堆星系，那麼TDE就會有代表性地出現在所有星系中。這並不是說，它們只出現在一種類型的星系中，而人們只是根據光學和X射線的搜尋結果這麼認為的”。”

哈佛大學天文學教授艾多-伯傑（Edo Berger）說：「現在我們有可能透過塵埃，完成對附近TDE的普查。這項工作特別令人興奮的一點是，大型紅外線巡天觀測的後續研究潛力巨大，我很期待看到它們會有什麼發現”。”

擴大對潮汐擾動事件的了解

研究小組的發現有助於解決潮汐擾動事件研究中的一些重大問題。例如，在這項工作之前，天文學家主要是在一種星系中看到潮汐破壞現象–一種”後星爆”星系，這種星係以前是恆星形成工廠，但後來沉寂了下來。這種星系類型非常罕見，天文學家們感到困惑的是，為什麼TDEs似乎只在這些罕見的星系中出現。碰巧的是，這些星係也相對缺乏塵埃，因此TDE的光學或X射線輻射自然更容易被偵測到。

現在，透過紅外線波段的觀察，天文學家能夠在更多的星系中看到TDEs。研究小組的新成果表明，黑洞可以吞噬一系列星系中的恆星，而不僅僅是後星爆星系。

這些發現也解決了一個”能量缺失”的問題。物理學家從理論上預測，TDE 輻射的能量應該比實際觀測到的更多。但麻省理工學院的研究團隊現在說，塵埃可能可以解釋這種差異。他們發現，如果TDE發生在多塵星系中，塵埃本身不僅會吸收光學和X射線輻射，還會吸收極紫外線輻射，其吸收量相當於推測的”缺失能量」。

這18次新的探測也有助於天文學家估算特定星系中發生潮汐破壞事件的頻率。當他們把新的TDE 與先前的探測結果比較時，他們估計一個星系每5 萬年就會發生一次潮汐破壞事件。這個頻率更接近物理學家的理論預測。透過更多的紅外線觀測，研究團隊希望能夠解析潮汐破壞事件的發生率，以及引發潮汐破壞事件的黑洞的特性。

卡拉說：「人們對這些謎題提出了非常奇特的解決方案，而現在我們已經到了可以解決所有謎題的地步。這給了我們信心，我們不需要所有這些奇怪的物理學來解釋我們所看到的一切。我們對恆星如何被黑洞撕裂和吞噬背後的力學原理有了更好的了解。我們正在更好地理解這些系統。”

編譯來源：ScitechDaily