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天文|天文学家们发现了一颗恒星——差点遭受黑洞吞噬而侥幸存活

简介：文章介绍了科学家们对一颗有规律地喷出X射线耀斑的黑洞进行研究发现 ， 一颗死恒星与黑洞擦肩而过 ， 被困在围绕它的9小时椭圆轨道上 。 每过近距离 ， 或近星体 ， 黑洞就会发出更多恒星的物质 。
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当黑洞吞噬周围空间中的大量物质时 ， 他们的敏感度不高 。 由于物质被吸收到黑洞时会加热到超高温 ， 于是喷射出大量X光射线耀斑 ， 它十分明亮 ， 以至于我们在地球上就能探测到 。
以上是黑洞的正常行为 。 不正常的是这些X射线耀斑会有规律的喷出 ， 这是去年报道过的一个令人困惑的现象 ， 从距离我们2.5亿光年的星系中心的一个超大质量黑洞中发现的 。 规律是：每九个小时 ， 就会喷射一次X射线耀斑 。
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图源：NASA
【天文|天文学家们发现了一颗恒星——差点遭受黑洞吞噬而侥幸存活】经过仔细研究 ， 英国莱斯特大学的天文学家安德鲁·金认为他已经确定了原因——一颗死星与一个黑洞擦肩而过 ， 被困在围绕这黑洞的九小时椭圆轨道上 。 每次恒星越接近黑洞时 ， 黑洞便吸收更多的物质 。
“这个白矮星被锁定在黑洞附近的椭圆轨道上 ， 每九个小时环绕一圈 ， ”金解释道 。
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图源：NASA
白矮星运动到最接近黑洞的地方 ， 大约是黑洞视界半径的15倍 ， 气体被拉离恒星 ， 进入黑洞周围的吸积盘 ， 释放出X射线 ， 而两个宇宙飞船探测到了这射线 。
这个黑洞是一个名为GSN 069的星系的核心 ， 就超大质量黑洞而言 ， 它相当轻——只有太阳质量的40万倍 。 尽管如此 ， 它仍然是活跃的 ， 一个吸积物质的热圆盘包围着它 ， 并向它输送物质能量使其生长 。
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图源：sohu
根据金的模型 ， 这个黑洞只是在宇宙中正常生长 ， 做着活跃的吸积活动 ， 这时一颗红巨星——处于最终进阶阶段的类似太阳的恒星——碰巧离得太近了 。 黑洞迅速剥离了恒星的外层 ， 加速了其演化为白矮星的进程 ， 而白矮星耗尽核燃料后就留下死核(白矮星发出余热 ， 并不是活恒星的聚变过程) 。
白矮星并没有继续它的生命旅途 ， 只是继续留在黑洞轨道环行 ， 黑洞捕获它的能量 ， 用以喂养自己 。
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图源：twoeggz
基于X射线耀斑的大小 ， 以及我们对黑洞质量转移产生的耀斑和恒星轨道的理解 ， 金能推测出恒星的质量 。 他计算出白矮星大约是太阳质量的0.21倍 。
如若这是天平的较轻一端 ， 这是对于白矮星而言相当标准的质量 。 如果我们假设这颗恒星是白矮星 ， 根据我们对其他白矮星和恒星演化的了解 ， 我们也可以推断出这颗恒星富含氦 ， 可氢早已耗尽 。
“能推断出一颗2.5亿光年之外的微小恒星的轨道、质量和组成 ， 这是一件很了不起的事 ， ”金说 。
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图源：people
基于这些参数 ， 他还预测了恒星的轨道会轻微摆动 ， 就像陀螺失去速度时一样 。 这种摆动每两天左右重复一次 ， 如果观察这个系统足够长的时间 ， 便可以检测到它 。
这可能是黑洞随着时间推移变得越来越大的一种机制 。 但是探测研究它们可能不那么容易 ， 我们需要研究更多这样的系统来证实这一点 。
举例来说 ， GSN 069的黑洞质量较低 ， 这意味着恒星可以在更近的轨道上运行 。 为了在更大质量的黑洞中生存 ， 恒星必须环行在更大的轨道上 ， 这意味着质量转移周期会更容易被忽略 。 如果恒星偏离得太近 ， 黑洞就会摧毁它 。
但一个已经得到证实的事实给了我们希望——它不是唯一的这样的系统 。
“从天文学角度来说 ， 只有发生在短时间内的这一事件才能被我们现有的望远镜看到——大约2000年 ， 所以可能我们非常幸运地抓住了这一次 ， 但我们可能会错过更多在宇宙的其它地方发生的此类事件 ， ”金说 。
至于恒星的未来 ， 如果没有其他变故的话 ， 恒星将会在原地绕着黑洞旋转 ， 并在数十亿年内继续被慢慢剥离 。 这将导致它的体积增大 ， 密度降低——白矮星只比地球大一点点——直到它的质量变成和行星相当 ， 甚至最终可能会变成一个气态巨体 。
“它会努力逃跑 ， 但逃脱的可能微乎其微 ， ”金说 。 "黑洞会越来越慢地吞噬它 ， 但这吞噬永不会停止 。 "
这项研究发表在《皇家天文学会月报》上 。


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