当一个不幸的星星上的黑洞小吃时，这就是它的样子

亚利桑那大学的天文学家分析了x射线耀斑的观测结果，并用理论模型对数据进行了拟合，记录了一颗不幸的恒星和一颗中等质量恒星之间的致命碰撞黑洞。

虽然黑洞和蹒跚学步的孩子似乎没有太多共同点，但他们在一个方面非常相似:他们都是吃东西很乱的人，产生了充足的证据，表明他们已经吃了一顿饭。

但是，人们可能会留下酸奶的意大利面或脾脏的粪便，另一个造成了令人难以置信的比例的后果。当一个黑洞伸出星星时，它会产生什么天文学家称之为“潮汐中断事件”。倒霉的星星粉碎伴随着辐射的爆发，可以在黑洞的宿主星系中的每种明星的综合光线持续几个月，甚至几年。

发表在《天体物理学杂志》上美国亚利桑那大学斯图尔德天文台(University of Arizona Steward Observatory)博士后研究员文思祥(Sixiang Wen)领导的一组天文学家，利用被称为J2150的潮汐中断事件发射的x射线，首次测量了黑洞的质量和自旋。这个黑洞属于一种特殊类型——中等质量黑洞——长期以来一直无法被观测到。

亚利桑那大学天文学教授、论文的合著者安·扎布卢道夫(Ann Zabludoff)说:“我们能够捕捉到这个黑洞，而它正在吞噬一颗恒星，这一事实提供了一个绝佳的机会，可以观察到什么本来是看不见的。”“不仅如此，通过分析耀斑，我们能够更好地理解这类难以捉摸的黑洞，这可能很好地解释了星系中心的大多数黑洞。”

通过重新分析用于观察J2150耀斑的X射线数据，并将其与复杂的理论模型进行比较，提交人表明，这种火炬确实来自不幸的星和中间质量黑洞之间的遭遇。所讨论的中间黑洞是特别低的质量 - 对于黑洞，可在大约10,000倍的阳光质量上称重。

“由死星的碎片形成的内盘的X射线排放使我们推断出这种黑洞的质量和旋转，并将其分类为中间黑洞，”Wen说。

在拥有超大质量黑洞的大型星系的中心已经观测到数十次潮汐破坏事件，在可能包含中等质量黑洞的小型星系的中心也观测到少量潮汐破坏事件。然而，过去的数据还不够详细，无法证明单个潮汐破坏耀斑是由一个中间黑洞提供动力的。

“多亏了现代天文观测，我们知道几乎所有星系的中心都与我们的星系相似或更大银河该研究的合著者、耶路撒冷希伯来大学的高级讲师尼古拉斯·斯通说。“这些庞然大物的大小从我们太阳质量的100万倍到100亿倍不等，当太多星际气体落在它们附近时，它们就成为强大的电磁辐射源。”

这些黑洞的质量与它们所在星系的总质量密切相关;最大的星系拥有最大的超大质量黑洞。

“我们仍然依旧了小于银河系中的星系中心的黑洞的存在，”Radboud University和荷兰荷兰荷兰·荷兰研究所的共同作者彼得乔克表示，仍然存在荷兰。“由于观察局限性，发现中央黑洞小于100万太阳能群众挑战。”

据杨克说，尽管据推测它们数量众多，但超大质量黑洞的起源仍然未知，目前有许多不同的理论都在竞相解释它们。中等质量黑洞可能是超大质量黑洞生长的种子。

他说:“因此，如果我们能更好地掌握有多少真正的中间黑洞存在，就能帮助确定哪些超大质量黑洞形成理论是正确的。”

根据Zabludoff的说法，更令人兴奋的是该团队能够获得的J2150旋转的度量。自旋测量为黑洞如何成长提供了线索，也可能为粒子物理学提供了线索。

这个黑洞有一个快速的自旋，但不是最快的自旋，Zabludoff解释道，回避了一个问题，即黑洞是如何在这个范围内结束自旋的。

她说:“有可能黑洞就是这样形成的，从那以后就没有太大变化，或者是两个中等质量的黑洞最近合并形成了这个黑洞。”“我们知道，我们测量的自旋不包括这样的情况，即黑洞在很长一段时间内稳定地吞食气体，或许多从随机方向到达的快速气体零食。”

此外，旋转测量允许天体物理学家测试假设关于暗物质的本质，这被认为是宇宙中的大部分事情。暗物质可以包括在实验室实验中尚未见过的未知基本颗粒。候选人中的假设颗粒被称为超轻玻色子，石头解释说。

“如果那些颗粒存在并在一定范围内具有质量块，则它们将防止中间质量黑洞具有快速旋转，”他说。“尚未旋转J2150的黑洞。因此，我们的自旋测量规定了广泛的超轻玻色子理论，展示了黑洞的价值作为粒子物理学的外星实验室。“

作者希望，在未来，对潮汐破坏耀斑的新观测可能会让天文学家填补黑洞质量分布的空白。

“如果事实证明，大多数矮星系都含有中间质量黑洞，那么他们将主导恒星潮汐中断的速度，”石头说。“通过将这些耀斑的X射线排放到理论模型，我们可以在宇宙中的中间质量黑洞人口中进行人口普查，”Wen补充道。

然而，要做到这一点，就必须观察到更多的潮汐破坏事件。这就是为什么天文学家对地球和太空的新望远镜抱有很高的期望，包括维拉·c·鲁宾天文台(Vera C. Rubin Observatory)，也被称为空间和时间遗产调查(Legacy Survey of space and Time，简称lst)，它有望每年发现数千个潮汐破坏事件。

参考：“质量，旋转和超轻玻色子从潮汐中断事件中的中间质量黑洞3xmm j215022.4-055108”由六宗文，彼得G.Jonker，Nicholas C. Stone和Ann I. Zabludoff，69月2021年，《天体物理学杂志》上。
DOI：10.3847 / 1538-4357 / AC00B5

这项研究是由">美国国家航空航天局和美国以色列的融合科学基金会。