TESS记录下迄今最完整的潮汐瓦解事件_风闻

原创：牧夫天文

翻译：陆寅枫

校对：牧夫校对组

编排：陶邦惠

后台：库特莉亚芙卡 李子琦

原文链接：

https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/exoplanet-hunter-sees-a-black-hole-shredded-star/

当一个超大质量黑洞撕裂一颗恒星时会发生什么？

最近发生的一场潮汐瓦解事件（Tidal Disruption Event, TDE）让天文学家们认识到他们对这种遥远、明亮又少见的天文现象还知之甚少。

在这张电脑模拟图中可以看到黑洞（左上角的小黑点）吸入被潮汐瓦解的恒星的气体（橘黄色）的景象。在图中也可以看到部分被以极高速度抛出的气体（黑洞右侧的明亮气体流）。Credit: NASA/S. Gezari (JHU) / J. Guillochon (UCSC)

事件的发现

黑洞撕裂一颗近距离经过的恒星是很少见的。一个银河系大小的星系每个世纪都可以看到超新星爆发，但是潮汐瓦解事件却每隔一万年至十万年才会发生一次。不过，当今全自动的巡天望远镜正在捕捉越来越多的发生在宇宙各个角落的恒星撕裂事件。

我们本次的主角是名为ASASSN-19bt的潮汐瓦解事件，它发生在一个距我们3.75亿光年之外的遥远星系中。ASASSN是全天自动超新星巡天计划（All-Sky Automated Survey for Supernovae）的简称，这是一个由20台分布在世界各地的14厘米口径望远镜组成的自动巡天网络，主要搜寻超新星爆发等瞬变天文事件。在2019年1月29日，位于南非的一台望远镜探测到了一个核心突然变亮的星系。

潮汐瓦解事件的艺术想象图。黑洞将一颗恒星拉扯成一条细长的气体流，随后又把它“甩”向其自身，导致了今年早些时候天文学家观测到的亮度突增。Credit: Robin Dienel, courtesy of Carnegie Institution for Science.

ASASSN网络自动向卡内基天文台的研究员Thomas

Holoien发送了一则警报，当时正在智利拉斯坎帕纳斯天文台工作的Holoien立刻将位于该天文台的两台望远镜转向了ASASSN-19bt，随后向多个天文台提出跟踪观测的请求，其中包括NASA的尼尔·格雷尔斯雨燕天文台，欧洲空间局的XMM-牛顿卫星，还有拉斯·坎伯雷斯天文台的1米口径地基望远镜。拉斯·坎伯雷斯天文台也是一个分布于全球的瞬变天文事件观测网络。

但是除了这些望远镜外，还有一台望远镜也在观测着，那就是NASA的凌星系外行星巡天卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS）。碰巧的是，这场潮汐瓦解事件发生的天区正好是TESS从2018年12月起就一直在连续观测的天区（推荐拓展阅读：一年了，TESS有哪些成果），所以Holoien和他的同事在事件开始后仅仅几天就目睹了这场事件，涵盖了全过程的大部分。他们的观测结果发表在了9月27日的天体物理期刊（Astrophysical Journal）（阅读完整文献）https://arxiv.org/abs/1904.09293 上。

普通的事件？

在许多方面，ASASSN-19bt都展现出了与天文学家之前所见过的潮汐瓦解事件相像的特征：恒星在黑洞的引力拉扯下逐渐变亮，延伸成一条长长的气体流，恒星残骸随即分道扬镳，一半逃离进太空，另一半则盘旋在黑洞周围，最终落入其中。渐渐地，碎片在各个波段（可见光，紫外线，X光线）淡出我们的视野。

马里兰大学的Suvi Gezari极力称赞了TESS所记录的光度曲线的准确性。光度曲线代表了天文事件在整个过程中的亮度变化，对研究员来说是十分重要的信息。

Suvi Gezari说：“现在，最困难的部分就是去研究这光度曲线背后的推动因素。”我们看到的光是直接来自于落入黑洞的恒星残骸吗？还是经过了混乱的碎片流后散射出来的？

新的谜团

ASASSN-19bt的独特之处在于，当雨燕天文台的卫星开始观测时，它的温度突然下降。从图上可以看出，天文学家并没有其他潮汐瓦解事件如此早期的数据。雨燕天文台的紫外线波段观测对温度测量是至关重要的。Credit: T. Holoien et al. / Astrophysical Journal, Sept. 27, 2019

通常来说，天文学家可以在恒星撕裂事件最亮的时候捕捉到它们。但是有了TESS和其他及时的跟踪观测，天文学家收集的ASASSN-19bt的早期数据比以往任何一次潮汐瓦解事件都要多。在这个过程中，天文学家发现了另一个谜团。

观测一开始后，雨燕天文台收集的紫外波段的数据表明，ASASSN-19bt的温度以及紫外波段的光度都出现了骤降的现象：在几天时间中，温度便从40000开尔文降至20000开尔文。

“这意味着在此之前一定有一个峰值时刻我们没有观测到，我们看到的是那个峰值之后的冷却阶段。”Holoien解释道，“我们无从得知它最亮的时候有多亮，或是峰值到底发生在什么时候。”

如果这样一个早期的温度和亮度峰值存在的话，这将会是一个非常出乎意料的发现。这主要是因为我们从未如此完整地观测过一场潮汐瓦解事件，天文学家在此之前几乎没有任何有关恒星刚刚进入黑洞引力场时的数据。

但是，Gezari谨慎地指出雨燕天文台收集的有关事件早期的数据是相对嘈杂的，而且雨燕的数据中暗示的这个早期峰值并没有出现在TESS的数据中。无论怎样，有关早期峰值的线索还是非常吸引人的，Gezari认为我们需要更多及时的潮汐瓦解事件初期的紫外波段数据，这将有助于天文学家确定早期峰值是否真的是潮汐瓦解事件初期的标志性现象。

这种现况很快就会改变了。随着越来越多的地基和空基全自动巡天望远镜的上线，我们很快就可以完整地记录一场潮汐瓦解事件了。

『天文时刻』 牧夫出品

微信公众号：astronomycn

新的黑洞可视化图像

Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman