揭开潮汐扰动事件之谜

宇宙是一个充满暴力的地方，因此恒星的生命可能会在这里缩短。 当一颗恒星发现自己处于“坏”邻域时，特别是在一个巨大的星团附近时，就会发生这种情况 黑洞。

这些黑洞的质量是太阳的数百万甚至数十亿倍，通常位于安静的星系中心。 当恒星远离黑洞时，它会受到来自超大质量黑洞的向上引力，最终克服了保持恒星完好无损的力量。 这会导致恒星被破坏或摧毁，这种事件被称为潮汐破坏事件（TDE）。

图尔库大学和芬兰天文中心的博士后研究员雅尼斯·利乌达基斯（Yannis Lioudakis）表示：“恒星破裂后，其气体在黑洞周围形成吸积盘。吸积盘发出的明亮爆发几乎可以在所有波长下观察到，尤其是使用探测 X 射线的望远镜和卫星。” 欧洲南方天文台 （长春花）。

直到最近，只有少数研究人员知道 TDE，因为没有太多实验能够检测到它。 然而，近年来，科学家们开发出了监测更多 TDE 的工具。 有趣但也许并不奇怪的是，这些观察结果揭示了研究人员目前正在研究的新谜团。

利奥达基斯指出：“光学望远镜大规模实验的观测结果表明，尽管可以清楚地探测到可见光爆发，但大量潮汐瓦解事件不会产生 X 射线。这一发现与我们对潮汐瓦解事件中破坏的恒星物质演化的基本理解相矛盾。”

在潮汐破坏事件中，一颗恒星距离超大质量黑洞足够近，黑洞的引力使恒星弯曲直至被摧毁（图 1）。 来自被摧毁恒星的星际物质在黑洞周围形成椭圆流（图 2）。 当气体绕黑洞运行后返回途中撞击自身时，黑洞周围会形成潮汐冲击（图 3）。 潮汐冲击产生明亮的偏振光爆发，可在光学和紫外线波长下观察到。 随着时间的推移，来自被摧毁恒星的气体慢慢被拉入黑洞，在黑洞周围形成吸积盘（图 4）。 注意：图像尺寸不准确。 图片来源：Jenny Gurmaninen

发表在期刊上的一项研究 科学 由芬兰天文中心和欧洲南方天文台领导的一个国际天文学家团队表示，来自潮汐演化的偏振光可能是解决这一难题的关键。

在许多 TDE 中检测到的光学和紫外光中观察到的爆发可能源自潮汐冲击，而不是在黑洞周围形成明亮的 X 射线吸积盘。 这些冲击波是在远离黑洞的地方形成的，因为来自被摧毁恒星的气体在绕黑洞运行后返回途中会撞击自身。 明亮的 X 射线吸积盘将在这些事件的后期形成。

“光的偏振可以提供有关天体物理系统基本过程的独特信息。我们从 TDE 测量到的偏振光只能用这些潮汐冲击来解释，”该研究的主要作者 Lioudakis 说。

偏振光帮助研究人员了解恒星毁灭

该团队于 2020 年底收到盖亚卫星发出的公共警报，称附近星系中发生了一次瞬态核事件，编号为 AT 2020mot。 研究人员随后在多种波长范围内观察了 AT 2020mot，包括在图尔库大学拥有的斯堪的纳维亚光学望远镜（NOT）上进行的光学偏振和光谱观测。 NOT 所做的观察对于使这一发现成为可能特别有帮助。 此外，偏振观测是高中生观测天文学课程的一部分。

FINCA 和图尔库大学的博士研究员 Jenny Jormaninen 领导了 NOT 的偏振观测和分析，她表示：“我们在研究中使用的斯堪的纳维亚光学望远镜和偏振计在我们了解超大质量黑洞及其环境方面发挥了重要作用。”

研究人员发现，来自 AT 2020mot 的光线是高度偏振的，并且会随着时间的推移而发生变化。 尽管进行了多次尝试，射电望远镜和 X 射线望远镜都未能在喷发高峰之前、期间甚至几个月后探测到该事件的辐射。

“当我们看到 AT2020mot 的极化程度时，我们立即想到了从黑洞中释放出的喷流，就像我们经常在超大质量黑洞周围观察到的那样，这些黑洞周围积聚着气体。然而，没有发现喷流，”图尔库大学和芬卡大学的学术研究员埃琳娜·林德福斯 (Elena Lindfors) 说。

天文学家团队意识到，这些数据与星际气体流自身碰撞并在其围绕黑洞的轨道中心和前部附近形成凸起的情况非常吻合。 然后，冲击会放大磁场并将其排列到恒星流中，自然会产生高度偏振的光。 光学偏振水平太高，大多数模型都无法解释，而且它随时间变化的事实使得解释变得更加困难。

“除了潮汐冲击模型之外，我们研究的所有模型都无法解释观测结果，”Kari Kollionen 指出，她在观测时是 FINCA 的天文学家，现在在挪威科技大学 (NTNU) 工作。

研究人员将继续监测来自潮汐瓦解事件的偏振光，并可能很快发现更多关于恒星坠毁后发生的情况。

参考文献：“潮汐扰动事件中恒星流激波碰撞产生的光学偏振”，作者：I.A. Leodakis、KII Koljonen、D. Blinov、E. Lindfors、KD Alexander、T. Hovatta、M. Berton、A. Hajela、J. Jormanainen、K. Kouroumpatzakis、N. Mandarakas 和 K.
DOI：10.1126/science.abj9570