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来自研究机构

当一个巨大的黑洞吞噬一颗恒星时会发生什么?

日期:
2018年5月30日
来源:
哥本哈根大学理学院
简介:
一位理论天体物理学家最近为科学界提供了一个急需的计算机模型。它对于研究潮汐破坏事件是必要的——潮汐破坏事件是发生在星系中心的罕见但极其强烈的事件。
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完整的故事

来自哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所暗物质宇宙学中心的理论天体物理学家兼助理教授戴立新博士和恩里科·拉米雷斯-鲁伊斯教授最近为科学界提供了一个急需的计算机模型。它对于研究潮汐破坏事件是必要的——潮汐破坏事件是发生在星系中心的罕见但极其强烈的事件。

在图中,我们看到了被破坏恒星的物质被黑洞吞噬时的横截面。物质形成吸积盘(盘)。有太多的物质使它无法立即进入黑洞。它在这个过程中被加热,并发出大量的光和辐射,从地球上可以看到(双箭头)。简·戴博士的计算机模型考虑了地球视角的差异,这意味着我们现在能够正确地对观测结果的变化进行分类。这意味着我们可以研究黑洞的特性,并了解一个我们无法看到的天体。

潮汐中断事件

在每个大星系的中心,都有一个超大质量黑洞,比太阳重数百万到数十亿倍。然而,很难观察到它们中的大多数,因为它们不发射任何光或辐射。只有当某种形式的物质被黑洞极强的引力场拉入时,这种情况才会发生。在非常罕见的情况下,实际上对一个星系来说,每一万年才有一次,一颗恒星非常接近超大质量黑洞,黑洞的引力将其撕裂。这种致命事件被称为潮汐破坏事件。

当潮汐破坏事件发生时,黑洞会在一段时间内被恒星碎片“过度填充”。“看到物质是如何在如此极端的条件下进入黑洞的,这很有趣,”领导这项研究的简·戴博士说。“当黑洞吞噬恒星气体时,会释放出大量的辐射。辐射是我们可以观察到的,利用它我们可以理解物理并计算黑洞的性质。这使得寻找潮汐破坏事件变得非常有趣。”

统一模型

虽然在所有潮汐破坏事件中都预计会发生相同的物理现象,但观测到的这些事件的性质却有很大的差异:一些事件主要发射x射线,而另一些则主要发射可见光和紫外线。了解这种多样性并将这些非常不同的拼图组合在一起一直是非常需要的。在模型中,是观察者的视角设置了差异。天文学家从地球上观察一切,但星系是随机分布在宇宙中的。“这就像有一层面纱遮住了野兽的一部分。从某些角度看,我们看到的是一头暴露在外的野兽,但从另一些角度看,我们看到的是一头遮盖着的野兽。“野兽是一样的,但我们的看法不同,”该研究的合著者恩里科·拉米雷斯-鲁伊斯教授说。

哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所暗黑宇宙学中心和尼尔斯玻尔国际研究院的理论天体物理学家戴立新(Jane Lixin Dai)一直想要一个计算机模型,使计算黑洞特性成为可能。

戴博士和她的合作者将广义相对论、磁场、辐射和气体的元素结合在一起,建立了一个模型,现在我们可以从不同的角度观察潮汐破坏事件时,对我们期望看到的东西进行测量。这也允许我们将不同的事件放入一个连贯的框架中。“我们将在几年内观察到数百到数千次潮汐破坏事件。这将给我们提供很多‘实验室’来测试我们的模型,并用它来更多地了解黑洞,”戴博士说。

协作和视角

这项工作是由尼尔斯玻尔研究所(NBI)黑暗宇宙学中心的Jane Dai博士,NBI和加州大学圣克鲁兹分校(UCSC)的Enrico Ramirez-Ruiz教授以及马里兰大学的研究人员Jonathan McKinney教授,Nathaniel Roth博士和Cole Miller教授合作完成的。特别是,最先进的计算工具被用来解决这个难题。这些模拟是由戴博士和罗斯博士在最近获得的大型计算机集群上进行的,这些集群是由黑暗宇宙学中心负责人延斯·霍斯教授的Villum Grant以及由美国国家科学基金会和美国国家航空航天局资助的集群提供的。

这一突破为快速发展的研究领域提供了新的视角。Enrico Ramirez-Ruiz教授说:“直到最近十年左右,我们才能够将tde与其他星系现象区分开来,戴博士的模型将为我们提供理解这些罕见事件的基本框架。”

在未来的几年里,由DARK和UCSC领导的年轻超新星实验(YSE)瞬态调查,以及其他望远镜,如在智利建造的大型天气测量望远镜,将为我们提供更多的数据,并极大地帮助扩展这一研究领域。

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故事来源:

材料所提供的哥本哈根大学理学院注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. 戴立新,Jonathan C. McKinney, Nathaniel Roth, Enrico Ramirez-Ruiz, M. Coleman Miller。潮汐破坏事件的统一模型天体物理学杂志, 2018;859 (2): 120 doi:10.3847 / 2041 - 8213 / aab429

引用此页

哥本哈根大学理学院。“当一个巨大的黑洞吞噬一颗恒星时会发生什么?”《科学日报》。科学日报,2018年5月30日。< www.koonmotors.com/releases/2018/05/180530113123.htm >。
哥本哈根大学理学院。(2018年5月30日)当一个巨大的黑洞吞噬一颗恒星时会发生什么?《科学日报》。2023年6月21日检索自www.koonmotors.com/releases/2018/05/180530113123.htm
哥本哈根大学理学院。“当一个巨大的黑洞吞噬一颗恒星时会发生什么?”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2018/05/180530113123.htm(2023年6月21日访问)。

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