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原文：美国国家射电天文台
日期：2018年6月14日
翻译：陆寅枫
校对：陈艳玲、汪荣鑫
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艺术想象图。当恒星以过近的距离经过一个超大质量黑洞时，前者会被撕碎，而后者则喷发出一道物质喷流，天文学家将此概念称为潮汐瓦解事件(tidal disruption event, TDE)。
Credit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
一颗恒星以过近的距离经过一个超大质量黑洞时会被强大的引力撕碎，而黑洞则喷发出一道高速的物质喷流。天文学家第一次亲眼目睹了这样一条物质喷流的形成与扩张。
科学家使用了包括甚长基线阵列(Very Long Baseline Array, VLBA)在内的射电与红外望远镜对此次事件进行了跟踪观测，它发生在一对编号为Arp 299的正在相撞的星系中，距地球大约1.5亿光年之远。其中一个星系的中心是一个两千万倍太阳质量的黑洞，它撕裂了一个超过两倍太阳质量的恒星，引发了一系列事件让我们得以一窥这场充满暴力的邂逅背后的细节。
尽管科学家们认为潮汐瓦解事件(TDE)应该是一个较普遍的现象，到目前为止却只有极少数被探测到。理论学家认为被撕裂的恒星在黑洞周围形成一个旋转的物质盘，发出高强度的X射线和可见光，并以接近光速的速度喷发出一道垂直于物质盘的喷流。
“在此之前，我们从来没有直接观测到过这样的喷流的形成与进化”，西班牙安达卢西亚天体物理中心的Miguel Perez-Torres说。
艺术想象图。图片显示了Arp 299，一对正在相撞的星系。黑洞位于较下方的那个星系(Arp 299B)，而上方的与之相撞的便是Arp 299A。
Credit: NRAO/NSF; NASA, STScl
最初，天文学家于2005年1月30日使用位于西班牙加那利群岛的威廉·赫歇尔望远镜观测到了一道红外线波段的明亮的爆发，爆发中心位于名为Arp 299的一对正在相撞的星系中的一个的核心。同年7月17日，甚长基线阵列在相同的位置接收到了另一个不同的射电讯号。“随着时间的流逝，这场事件在红外和无线电波段保持了不变的亮度，可是在可见光和X射线波段却有显著下降”，来自芬兰图尔库大学的Seppo Mattila说，“最有可能的解释是在星系中心附近厚厚的星际气体和尘埃吸收了X射线和可见光，并以红外光的形式重新辐射出来。”研究人员使用了位于加那利群岛的北欧光学望远镜和NASA的斯皮策空间望远镜跟踪观测了该星系中心的红外线放射。
接下来超过十年的时间中，研究人员使用甚长基线阵列，欧洲甚长基线干涉测量网络(EVN)，和其他射电望远镜对该事件进行了持续的观测，结果显示射电发射源只朝着一个方向扩张，就像喷流那样。对扩张的测量表明喷流中的物质移动速度大约为光速的25%。
近十年的时间中，由当初的一个明亮的爆发逐渐演变为现在清晰可见的物质喷流。
Credit: Mattila, Perez-Torres, et al.; Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
这些观测之所以动用这么多射电望远镜，相互之间又隔着数千公里，为的就是达到必须的分辨能力，使获得的图片能呈现足够的细节，这样天文学家才能看到数亿光年外的一道喷流的扩张。而科学家十年的耐心观测终于有所回报——他们终于能亲眼目睹这样的一条喷流。绝大多数的星系中心都有着这样的超大质量黑洞，数百万到数亿倍太阳质量不等。他们的密度是如此之高以至于他们周围的引力强到连光都无法逃脱。当这些黑洞在活跃地从他们的周围吸收物质时，这些物质会在黑洞附近形成吸积盘，并爆发出一道垂直于吸积盘的超高速物质喷流。这就是在射电星系和类星体中看到的现象。
“但绝大多数时候黑洞并没有在吞噬周围的任何东西，所以它们一直处于一个稳定的状态“，Perez-Torres解释道，“潮汐瓦解事件可以为我们提供一个特殊的机会来增进我们对这些天体周围的物质喷流的形成与进化的理解。”
在广袤的宇宙中这样的事件可能比我们预想的要普通的多，所以研究它们可以帮助科学家理解数十亿年前星系发展的环境。科学家们认为这场发现本身是一个大大的惊喜。最初发现那个红外线波段的爆发时，科学家正在一个做另一个毫不相干的项目——寻找正在相撞的星系中的超新星爆发。科学家当时已经在Arp 299中探测到了好些超新星爆发，因此Arp 299也被称为“超新星工厂”。
不出意料地，起初这个事件也被认为是一场超新星爆发。直到2011年，最初发现的6年过后，射电源似乎呈现出了长条状。接下来的监视表明扩张正在继续，这也告诉了科学家他们正在看的并不是又一个超新星爆发，而是一道物质喷流。Mattila和Perez-Torres随后便与来自世界各地26个机构的39名科学家组成了一个团队来对该事件进行后续研究。他们最终的研究成果发表于6月14的学术期刊《科学》上。
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图片来源：NASA
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