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J221951-484240：天文學家見證黑洞的能量轉換

黑洞


J221951-484240：天文學家見證黑洞的能量轉換


這幅插圖描繪了一顆恒星(在前景中)在“潮汐破裂事件”中被超大質量黑洞(在背景中)吸入時經歷的分離過程 。在一項新的研究中 ， 在ESO的超大型望遠鏡和ESO的新技術望遠鏡的幫助下，一組天文學家發現，當黑洞吞噬一顆恒星時，它可以向外發射強大的物質爆炸 。信貸:ESO/M. Kornmesser，歸因(CC BY 4.0)
據皇家天文學會：由伯明翰大學、倫敦大學學院和貝爾法斯特女王大學的研究人員領導的一個天文學家小組發現了一個有史以來最引人注目的黑洞“開關” 。他們將于7月4日星期二在加的夫舉行的2023年國家天文學會議上展示他們的發現 。這項工作也將發表在皇家天文學會的月刊上 。
J221951-484240，被稱為J221951，是有史以來記錄的最明亮的瞬變之一——在短時間內改變亮度的天體物理物體 。它是由伯明翰大學的天文學家薩曼莎·奧茨博士和她的團隊在2019年9月搜索引力波事件的電磁波時發現的 。該小組使用尼爾·格里爾斯·斯威夫特天文臺上的紫外線和光學望遠鏡尋找基洛諾瓦，這是中子星與另一顆中子星或黑洞合并的跡象 。一顆千新星通常呈現藍色，然后在幾天的時間尺度內逐漸變淡，顏色變得更紅 。他們發現了更不尋常的東西:J221951 。瞬變看起來是藍色的，但不像基洛諾娃那樣變色或迅速褪色 。
多個望遠鏡被用于跟蹤J221951并確定其性質 ， 包括美國宇航局的Swift/UVOT和哈勃太空望遠鏡、南非大型望遠鏡以及ESO設施，如甚大望遠鏡和拉西拉天文臺MPG/ESO 2.2米望遠鏡上的GROND儀器 。
哈勃太空望遠鏡拍攝的J221951的光譜排除了J221951與引力波事件的聯系 。通過檢查J221951的光譜 ， 奧茨博士和她的團隊能夠確定該源距離我們大約100億光年 ， 而不是在不到5億光年的地方檢測到的引力波信號 。事實上 ， 它在如此大的距離上發出如此明亮的光，使得J221951成為有史以來探測到的最明亮的瞬變之一 。
證據表明，J221951的存在是超大質量黑洞快速吞噬周圍物質的結果 。在探測到J221951之前，在J221951的位置觀察到一個紅色星系，j 221951的位置與星系的中心一致，那里自然會存在一個巨大的黑洞 。它開始非常突然地發光——在最初發現之前大約10個月——這意味著黑洞在安靜了一段時間后開始非常迅速地進食 。紫外光譜顯示了吸收特征，這與被巨大能量釋放向外推動的物質相一致 。這一點，加上它巨大的亮度，使得它成為有史以來最引人注目的黑洞“開關”之一 。
該團隊已經確定了兩種可能的機制，可以解釋超大質量黑洞的這種極端喂養 。首先，它可能是由潮汐破裂事件引起的——當恒星靠近其星系中心的超大質量黑洞時發生的破裂 。第二種說法是，它可能是由一個活躍的星系核從休眠狀態“改變狀態”到活躍狀態而產生的 。J221951將是一個信號，表明主星系中心的休眠黑洞已經開始從吸積盤中吸取物質 。
來自貝爾法斯特女王大學的團隊成員馬特·尼科爾博士說:“近年來，隨著恒星被撕裂和吸積具有巨大變化亮度的黑洞的發現，我們對超大質量黑洞可以做的不同事情的理解大大擴展 ?！彼a充道，“J221951是迄今為止最極端的黑洞讓我們大吃一驚的例子之一 。繼續監測J221951以計算出總的能量釋放可能會讓我們知道這是一個快速旋轉的黑洞對恒星的潮汐干擾，還是一種新的AGN開關” 。
來自倫敦大學學院Mullard空間科學實驗室的團隊另一名成員N. Paul Kuin博士說:“關鍵的發現是當哈勃望遠鏡的紫外光譜排除了星系起源 。這表明保持未來的天基紫外攝譜儀能力是多么重要 ?！?br>薩曼莎·奧茨博士補充說，“未來我們將能夠獲得重要的線索，幫助區分潮汐中斷事件和活躍的星系核場景 。例如，如果J221951與AGN的開啟有關，我們可能會期望它停止褪色并再次增加亮度，而如果J221951是一個潮汐中斷事件 ， 我們會期望它繼續褪色 。在接下來的幾個月到幾年中，我們需要繼續監控J221951 ， 以捕捉它的后期行為 。”