Spektr-RG航天器首次探测到潮汐干扰事件,黑洞研究有望更进一步

风履

近日，天文学家们使用 Spektr-RG（简称 “SRG”）航天器上的 eROSITA 望远镜探测到了 13 个新的潮汐干扰事件（Tidal disturbance event，简称 TDE），这也是 SRG 航天器首次探测到此类事件。

对于天文学家和天体物理学家来说，潮汐干扰事件是黑洞强引力和吸积盘的重要 “探测器”，为超大质量黑洞的形成和演化提供了答案。

8 月 5 日，天文学家们在 arXiv 预印本库上发表了关于这一探测发现的论文报告。arXiv 是一个免费的分发服务和开放访问档案，目前收录了物理、数学、计算机科学、定量生物学、定量金融、统计学、电气工程和系统科学以及经济学等领域的多篇学术文章。

据了解，潮汐干扰事件是一种黑洞 “吸收” 恒星的天文现象。

一直以来，宇宙中存在着一个神奇的奥秘，即超大质量黑洞，它能够把成千上万个太阳质量压缩到比太阳系还小的区域内，目前还无人能够解释这个现象。但毋庸置疑，它在以一种独特的方式影响着周围星系的形成。

在研究超大质量黑洞的同时，天文学家们遇到了不少问题，首先是超大质量黑洞不发光，其次大多数时候超大质量黑洞都在休眠，该时间段是看不见的。


（来源：Pixabay）

最初， 天文学家们通过观测类星体来研究超大质量黑洞。然而，一般类星体都比较少见且相对遥远，它们的生命周期只占据了超大质量黑洞的一小部分，并且提供的视角范围有限。因此，对超大质量黑洞来说，类星体并不是理想的研究对象。

随后，天文学家们把目光投向围绕超大质量黑洞快速转动的恒星，通过计算其转动速度来研究超大质量黑洞。但这种方法只适用于距离比较近的天体，如位于银河系和临近星系中的天体，只有在这个范围内，当前的望远镜才可以分辨出单个恒星。

1988 年，英国天文学家马丁・里斯（Martin Rees）提出了研究超大质量黑洞的第三种方法，即潮汐干扰事件。当一颗恒星出现在超大质量黑洞附近时，会被黑洞的潮汐力拉扯开，从而导致这颗恒星被破坏，紧接着被潮汐破坏后的恒星碎片会进入黑洞，并从吸积碎片的最内部区域发出辐射。

简单来说，潮汐干扰事件就是当恒星靠近黑洞时可能会被撕成碎片并被吸入黑洞中。在发生潮汐干扰事件后，先前休眠的黑洞会暂时变得比星系中的所有恒星都要亮。

利用潮汐干扰事件研究超大质量黑洞时，天文学家们只需测出潮汐干扰事件达到最大亮度值的时间长度，就能够相对精确地估算出黑洞的质量，从而帮助天文学家进一步研究黑洞的大小与其所在星系环境及自身行为之间的关系。

此外，由于潮汐干扰事件的持续时间通常为几个月，并且在整个过程中黑洞周围都是明亮的，天文学家们可以完整地观测到其从开始至结束的整个过程，不管发生的星系距离多远，都不会影响观测情况。

据悉， SRG 航天器于 2019 年 7 月发射升空，其 eROSITA 望远镜预计将在 eRASS（eROSITA all-sky survey）期间发现数百到数千个潮汐干扰事件。研究中报告的 13 个新事件，最初是从 eROSITA 在其第二次天空扫描期间确定的众多 X 射线瞬变中选出的。之后，它们被光学跟踪确认为是潮汐干扰事件，并使用一组地面设施进行观测。

总的来说，新发现的潮汐干扰事件具有与先前 X 射线任务检测到的潮汐干扰事件相似的特性。其中，样本中距离最远的潮汐干扰事件是 SRGE J163831.7+534020，因为它发生在大约 0.581 的红移处。这意味着与三年前进行的 ROSAT 全天调查相比，eRASS 已经将潮汐干扰事件 X 射线可探测性的范围扩大了约四倍。

有趣的是，与其余 12 个潮汐干扰事件不同，一个名为 SRGE J144738.4+671821 的潮汐干扰事件在超过六个月后仍继续变亮。

据了解，在X射线爆发同时或之前，13 个 潮汐干扰事件中有 4 个事件的长期光学光变曲线中显示出增亮；而在现有的光度和光谱数据中，其余 9 个事件均未显示出与恒星潮汐破坏相关的光学活动迹象。此外，这 13 个潮汐干扰事件在光学上都是微弱的，所估算的光学 / X 射线光度比均小于 0.3。

对此，天文学家们表示， SRG 航天器的探测将持续到 2023 年底，其为潮汐干扰事件研究提供了令人振奋的机会。值得一提的是，天文学家们计划将此类事件的检测阈值降低约 2 倍，这将使 eROSITA 发现潮汐干扰事件的速率增至 3 倍左右。这意味着，在为期 4 年的 SRG 航天器探测中，可以再发现约 700 个 潮汐干扰事件。

通过潮汐干扰事件的观测，天文学家们不只可以研究超大质量黑洞，也可以研究被撕裂恒星的组成结构。随着天文学家对潮汐干扰事件的不断研究，未来或将有更深入的发现。

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参考：
https://phys.org/news/2021-08-spektr-rg-spacecraft-tidal-disruption-events.html