什么时候从它们周围的空间吞下大量物质,它们对此并不敏感。 它们喷出巨大的 X 射线耀斑,这些耀斑是由材料在被吸向物体时加热到高温而产生的。,如此明亮,我们可以从地球上探测到它们。
这是正常的黑洞行为。 不正常的是那些 X 射线耀斑有规律地喷出,这是一种令人费解的行为去年报道过来自 2.5 亿光年外星系中心的超大质量黑洞。 每九个小时,就会发出 X 射线耀斑的轰鸣声。
经过仔细研究,英国莱斯特大学的天文学家安德鲁·金相信他已经找到了原因——一颗死星与黑洞擦肩而过,被困在围绕它的九小时椭圆轨道上。 每一次近距离经过,即近星体,黑洞都会吞噬更多的恒星物质。
“这颗白矮星被锁定在靠近黑洞的椭圆轨道上,每九小时绕一圈,”金解释说。
“在距离最近的地方,大约是黑洞事件视界半径的 15 倍,气体被从恒星拉到黑洞周围的吸积盘中,释放出 X 射线,两艘航天器正在探测这些 X 射线。”
该黑洞是一个名为 GSN 069 的星系的核心,就超大质量黑洞而言,它的质量相当轻,只有太阳质量的 40 万倍。 即便如此,它仍然很活跃,被一个由吸积物质组成的热盘包围着,流入黑洞并使其不断生长。
根据金的模型,当一颗红巨星(类太阳恒星的最后演化阶段)碰巧距离靠得太近时,这个黑洞刚刚闲逛,进行着积极的吸积作用。 黑洞迅速剥离了恒星的外层,加速了其演化为恒星白矮星,恒星耗尽核燃料后留下的死核(白矮星发出余热,而不是活恒星的聚变过程)。
但白矮星并没有继续其旅程,而是被捕获在黑洞周围的轨道上,并继续向黑洞提供能量。
根据 X 射线耀斑的大小,以及我们对黑洞质量传递产生的耀斑以及恒星轨道的理解,金也能够限制恒星的质量。 他计算出白矮星的质量约为太阳质量的0.21倍。
虽然处于天平较轻的一端,但这对于白矮星来说是一个相当标准的质量。 如果我们假设这颗恒星是一颗白矮星,基于我们对其他白矮星和恒星演化的理解,我们还可以推断这颗恒星富含氦,而氢早已耗尽。
“能够推断出 2.5 亿光年外一颗小恒星的轨道、质量和成分,真是太了不起了,”金说。
根据这些参数,他还预测恒星的轨道会轻微摆动,就像旋转的陀螺失去速度一样。 这种摆动应该每两天左右重复一次,如果我们观察系统足够长的时间,我们甚至可以检测到它。
这可能是黑洞随着时间的推移变得越来越大的一种机制。 但我们需要研究更多这样的系统来证实这一点,而且它们可能不容易被发现。
其一,GSN 069 的黑洞质量较低,这意味着该恒星可以在更近的轨道上运行。 为了在更大质量的黑洞中生存,恒星必须处于更大的轨道上,这意味着进食的任何周期性都更容易被忽视。 如果恒星离得太近,黑洞就会摧毁它。
但一个已经被识别出来的事实给我们带来了希望,它不是唯一的这样的系统。
“从天文学角度来说,我们现有的望远镜只能在很短的时间内看到这一事件——大约2000年,所以除非我们非常幸运地捕捉到这一事件,否则在宇宙的其他地方可能还会有更多我们错过的事件。”金说。
至于恒星的未来,如果没有其他改变,恒星将留在原地,绕着黑洞运行,并继续被缓慢剥离数十亿年。 这将导致它的尺寸增大并密度降低——白矮星只比地球大一点——直到它的质量下降到行星质量,甚至可能最终变成气态巨星。
“它会努力逃脱,但无处可逃。”金说。 “黑洞会越来越慢地吞噬它,但永远不会停止。”
该研究发表在英国皇家天文学会每月通知。