透過使用美國太空總署錢德拉X 射線天文台和尼爾-蓋爾斯-斯威夫特天文台以及歐空局XMM-牛頓天文台的新數據，一個研究小組在了解超大質量黑洞如何以及何時獲得併消耗物質方面取得了重要進展。新發現揭示了一顆恆星圍繞超大質量黑洞的危險旅程，導致周期性的破壞和強烈的光輻射，幫助天文學家預測未來的宇宙事件。

• 天文學家正確預測了一個巨型黑洞吃完”上一餐”的時間–併計算出了它未來進食的時間表。
• 在距離地球約8.6 億光年的一個星系中，一顆恆星正圍繞著一個超大質量黑洞運行。
• 每當恆星最接近黑洞時，黑洞就會從恆星上扯下一些碎片，並吞噬其中的一部分。
• 美國國家航空暨太空總署（NASA）的錢德拉望遠鏡、雨燕望遠鏡和歐空局（ESA）的XMM-牛頓望遠鏡提供的數據為天文學家提供了有關這些”大餐”發生時間的信息。

研究人員利用先進的望遠鏡觀測到，在一個遙遠的星系中，一顆恆星每隔3.5 年就會與一個超大質量黑洞進行一次破壞性的舞蹈，從而產生壯觀的X 射線和紫外光爆發。這項正在進行的研究有助於預測恆星的命運和黑洞的覓食模式。圖片來源：NASA/CXC/M.Weiss

這張藝術家印象圖顯示的是一顆恆星，它的部分結構已經被AT2018fyk星系中的黑洞破壞。 AT2018fyk 中的超大質量黑洞（質量約為太陽的5000 萬倍）位於一個星系的​​中心，該星系距離地球約8.6 億光年。

天文學家已經確定，一顆恆星正圍繞AT2018fyk 中的黑洞運行在一條高度橢圓的軌道上，因此它與黑洞的最遠接近點要比最近接近點大很多。在最接近黑洞的過程中，黑洞的潮汐力會從恆星上拉出一些物質，產生兩條”恆星碎片”的潮汐尾流。

圖中顯示的是恆星被部分摧毀後不久軌道上的一個點，此時潮汐尾流仍在恆星附近。在恆星軌道的後期，被破壞的物質返回黑洞並失去能量，導致軌道後期的X 射線亮度大幅增加（此處未顯示）。這個過程在恆星每次返回最近接近點時都會重複，大約每3.5 年一次。圖中描述的是恆星在其第二軌道上的情況，以及黑洞周圍的X 射線輻射氣體盤，它是第一次潮汐相遇的副產品。

AT2018fyk 的X 射線和光學影像。圖片來源：X射線：NASA/SAO/Kavli Inst. at MIT/DR Pasham；光學：NSF/Legacy Survey/SDSS

研究人員在2018年註意到了AT2018fyk，當時光學地基巡天ASAS-SN探測到這個系統變得更亮了。在利用美國太空總署的NICER和錢德拉以及XMM-牛頓對其進行觀測後，研究人員確定亮度的飆升來自於”潮汐破壞事件”，即TDE，它預示著一顆恆星在飛離黑洞太近後被完全撕裂並部分吞噬。 AT2018fyk的錢德拉資料顯示在一個更寬視野的光學影像的插頁中。

當被摧毀恆星的物質接近黑洞時，它變得更熱，並產生X射線和紫外線（UV）光。隨後，這些訊號逐漸消失，這與恆星沒有留下任何東西供黑洞消化的觀點一致。

然而，大約兩年後，銀河系的X射線和紫外線又變得明亮多了。天文學家認為，這意味著這顆恆星很可能經歷了黑洞最初的引力抓捕，然後進入了與黑洞高度橢圓的軌道。在第二次接近黑洞的過程中，更多的物質被吸走，產生了更多的X射線和紫外線。

根據他們對這顆恆星及其軌道的了解，一群天文學家預測黑洞的第二頓大餐將於2023年8月結束，並申請了錢德拉觀測時間來驗證。 2023 年8 月14 日的錢德拉觀測結果確實顯示出黑洞進食即將結束的徵兆，X 射線突然減少。研究人員也更好地估算了恆星完成一個軌道所需的時間，並預測了黑洞未來的進食時間。

描述這些結果的論文發表在2024年8月14日出版的《天文物理學期刊》。

編譯自/ ScitechDaily