恒星逃离贪婪的超大质量黑洞，留下它的恒星伴侣

“这是一个令人振奋的迹象，表明继续探索潮汐破坏事件，并将其用作超大质量黑洞探测器的用途仍然新颖且激动人心。”

这幅插图展示了一颗恒星逃脱了黑洞的吞噬，而其双星半星被吞噬了。

（图片来源：Robert Lea（使用Canva制作））

天文学家观测到，一个超大质量黑洞在吞噬恒星的过程中，罕见的发生了两次强烈的闪光。

这次双闪潮汐瓦解事件（TDE）可能是由于黑洞捕获了双星系统，导致其中一颗恒星逃脱而另一颗被吞噬。如果推测成立，持续观测编号为ASASSN-22ci事件或将解开重复性潮汐事件的成因之谜。

TDE的威力及其强大，即使距离地球数十亿光年也能被观测到。然而，TDE发生两次或多次的爆发的现象并不常见。这使得ASASSN-22ci——一个位于星系WISEA J122045.05+493304.7核心、距离地球约4.08亿光年的超大质量黑洞吸积物质引发的潮汐瓦解事件——成为极其罕见且具有重要科学价值的案例。

“迄今为止，只有极少数的TDE表现出多次爆发。最新研究推测，这类事件的发生率可能比普通TDE低15至20倍。”夏威夷天文学家、团队负责人杰森·辛克尔（Jason Hinkle）向Space.com表示。“尽管此类事件罕见，但它们能以前所未有的精度解释TDE的早期演化细节，从而对理解其物理机制产生超乎寻常的推动作用。”

双爆黑洞

ASASSN-22ci的首次光学爆发于2022年2月，由全天超新星自动巡天项目（ASAS-SN）探测到。该事件最初被归类为“普通”的TDE——假设将黑洞撕裂并吞噬恒星的极端过程被称为“普通”是合理的话。

然而，720天后，当辛克尔团队联合ASAS-SN，兹威基瞬变设施（ZTF）和小行星陆地撞击持续警报系统（ATLAS）对ASASSN-22ci进行持续观测时，该天体竟再次爆发耀斑，令研究者始料未及。

一幅描绘潮汐瓦解事件的示意图：恒星被黑洞撕裂吞噬。（图片来源：ESA/C. Carreau）

极具讽刺意味的是，ASASSN-22ci在重复性TDE中的独特之处，恰恰在于其看似“普通”的观测特征。

辛克尔指出：“ASASSN-22ci的特殊性在于，其光变曲线与光谱特征在已观测到多次耀斑的TDEs中最为‘典型’。此外，该天体的两次耀斑均通过紫外线与x射线波段的光度测量及光谱分析进行了深度研究，使我们能对两次爆发的物理性质进行可靠对比。”

此次数据收集工作包含了对ASASSN-22ci宿主星系中心超大质量黑洞的质量测定。该研究团队估算该黑洞质量约为300万倍太阳质量，略低于银河系中心超大质量黑洞人马座A*（Sgr A*）。

此前研究表明，引发此次要办时间的恒星质量可能与太阳接近。然而，目前仍无法确定该恒星是否曾拥有未遭撕裂命运的伴星（即双星系统中另一颗未被黑洞潮汐破坏的恒星）。

自救吧，朋友！

当恒星过于靠近超大质量黑洞时，由黑洞（质量可达太阳的数百万至数十亿倍）产生的巨大引力，将在恒星内部形成极强的潮汐力。

这些潮汐力会在水平方向压缩恒星，同时在垂直方向将其拉伸。最终，恒星被撕裂为一条巨大的恒星物质流，这一过程被形象的称为“意大利面化”（spaghettification）。形成的等离子体“面条”围绕超大质量黑洞旋转，形成扁平化的云状结构，即吸积盘。吸积盘中的部分物质最终逐渐被黑洞吞噬。

尽管科学及目前尚未明确双峰TDE的成因，但根据理论推测，其触发机制可能涉及超大质量黑洞通过名为“希尔斯捕获”（Hills capture）的过程俘获双星系统。

“当紧密双星系统经过超大质量黑洞并发生部分瓦解时，就会触发所谓的希尔斯捕获，”辛克尔解释道，“在此次交互后，其中一颗恒星以极高的速度被抛离。”幸存恒星将以近似扁圆形的轨道绕黑洞运行。这种高度椭圆的轨道会使恒星先远离黑洞，随后又向黑洞方向回旋。在此过程中，幸存恒星更可能经历反复的“部分潮汐瓦解事件”，意味着不会被瞬间摧毁，而是多次返回并遭受进一步的瓦解。

这张插图展示了希尔斯捕获的作用：一个双星系统正逃离超大质量黑洞，而其恒星伴星则停留在一条高度椭圆轨道上（图片来源：Robert Lea使用Canva创作）

夏威夷大学的天文学家解释说，如果剩余恒星运行到最接近黑洞的位置（即近星点）处于超大质量黑洞的“潮汐半径”范围内时，就会发生这种现象。每次该恒星经过黑洞时，进一步的瓦解作用都会在黑洞周围产生一个明亮的耀斑。

辛克尔表示：“最终这颗恒星会被完全瓦解，届时将不会再产生新的耀斑。”他补充说，ASASSN-22ci事件中两次耀斑的相似性表明，他很可能源自黑洞对同一恒星的重复性潮汐瓦解作用。“虽然目前尚无法完全确定，但两次耀斑的相似性，以及它们间隔时间相较于典型的TDE发生率显得较短，都支持单颗恒星经历两次瓦解过程的假说。我们观测到两次耀斑的峰值亮度间隔为720天。假设这是希尔斯捕获机制引发的重复性TDE事件，这个间隔很可能就是幸存恒星的轨道周期。”

研究人员迫切的希望验证这一理论。幸运的是，他们不仅锁定了观测方位——更掌握了最佳观测时机。

三度耀斑，终现真章

如果ASASSN-22ci的成因确如假设所言——即单一的恒星被反复撕裂，那么研究团队预计将观测到第三次耀斑。

辛克尔表示：“第三次耀斑的预测时间是基于已观测到的两次耀斑的间隔得出的。如果这一间隔为恒星的轨道周期，我们预计当该恒星在2026年初再次近距离掠过超大质量黑洞时，会观测到第三次耀斑。”若研究团队在2026年2月4日前后为能观测到TDE的第三次耀斑，那么这将不足以正面希尔捕获机制就是ASASSN-22ci双耀斑现象的成因。

“存在两种可能性：其一，该恒星已在第二次耀斑中被完全瓦解，因此不会再产生第三次耀斑；其二（尽管概率极低），量词耀斑可能源于两次独立的TDE——如果确实如此，我们将不会观测到第三次TDE。”

ASASSN-22ci潜在的第三次耀斑的可预测性，为研究这类剧烈且几句破坏性的事件提供了独特的机遇。它能为天文学家提供预警，使其能够提前启动先进观测手段，而非被动等待偶然捕获一次TDE。

辛克尔指出：“我们可以提前更早启动观测，尝试捕捉TDE中碎片流形成吸积流的最初阶段。而对于普通TDE而言，这几乎不可能实现，因为你无法预知其发生时间。”

若研究团队探测到下一次耀斑，科学家将启动后续观测在第三次耀斑期间获取数据，并与ASASSN-22ci的前两次耀斑进行比对。此举将解释该TDE是否暗藏更多意外发现。

辛克尔表示：“最让我惊讶的是，一个看似常规的TDE竟能展现出此类特殊行为。这释放了一个积极信号——我们仍能通过新颖且充满潜力的途径探索TDE，并将其作为研究超大质量黑洞的探针。”该团队的研究成果已以预印本形式发布于学术存储库arXiv。

BY:Robert Lea

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