研究人员利用这颗在劫难逃的恒星发出的“光回声”，绘制出了通常处于休眠状态的黑洞周围的物质
在这张艺术家的效果图中，一个超大质量的黑洞吞噬了一颗恒星，产生了一个由碎片组成的漩涡盘，这些碎片被x射线强烈的闪光从内部照亮。资料来源:NASA/Swift/Aurore Simonnet，索诺马州立大学
星系中心一个沉睡的巨人苏醒了:人们发现了一个通常处于休眠状态的巨大黑洞，它粉碎了一颗过于靠近这只宇宙野兽的恒星。
科学家们发现了这场恒星大屠杀，他们研究的是围绕着巨大黑洞旋转的物质盘反弹的x射线。这项新研究的作者表示，用来分析这一名为Swift J1644+57的事件的方法，可能有助于解开宇宙中最大的黑洞是如何成长到如此巨大的谜团。
几乎每个星系的中心都有一个巨大的黑洞——在某些情况下，是宇宙中最大的黑洞，质量是太阳的数百万到数十亿倍。天文学家认为，来自这些超大质量黑洞的大量能量可以影响它们所在星系的演化。
虽然没有任何东西能在落入黑洞后逃脱，甚至光也不行，但黑洞周围的物质仍有可能放射出天文学家能看到的光。在所谓的吸积盘内的剧烈运动，即围绕黑洞旋转的气体和尘埃的膨胀，可以产生明亮的耀斑，以及以接近光速的速度从黑洞喷射出来的物质。
天文学家对超大质量黑洞的了解大多来自于对正在吞噬或吸收物质的黑洞的研究。然而，这些活跃的巨星只占超大质量黑洞的10%或更少，这篇新论文的作者告诉Space.com。相比之下，大约90%的已知超大质量黑洞处于休眠状态，这意味着它们不活跃地消耗物质，因此不会发出任何可检测到的辐射。
然而，有时一颗恒星漂移太接近一个休眠的黑洞，恒星的随后的破坏，被称为潮汐干扰事件，触发壮观的烟花。这些大变动可以为天文学家提供关于这些神秘的超大质量黑洞的大量信息。
休眠黑洞的任何细节对天文学家了解所有类型的黑洞活动都有潜在的价值。科学家们特别想了解活跃和休眠的超大质量黑洞的自旋速率。马里兰大学帕克分校的天体物理学家、该研究的主要作者艾琳·卡拉在接受Space.com采访时表示，这是因为科学家们对于黑洞如何变大有不同的理论，而这些不同的理论预测了黑洞不同的自旋。
卡拉说:“例如，如果黑洞主要是通过吸积盘的物质积累而成长的，那么我们就会认为黑洞会随着时间的推移而旋转，那么宇宙中的大多数黑洞都应该有最大的自旋。”“相比之下，如果黑洞只是通过小黑洞与大黑洞的合并而成长，那么我们应该预期黑洞自旋会有更随机的分布。”
先前对活跃黑洞发出的光的研究表明，许多物体都在快速旋转。天文学家现在想要测量通常处于休眠状态的黑洞旋转的速度;卡拉说，这将有助于研究人员更全面地了解黑洞自旋。
在这项新研究中，卡拉和她的同事们利用NASA公共档案馆的旧高能x射线数据，检测了一个黑洞，这个黑洞是在吞噬一颗靠得太近的恒星时被捕获的(这是第一个这样的发现)。Swift J1644+57于2011年首次被发现，距离地球约39亿光年，位于天龙座方向。
“大多数潮汐破坏事件在高能x射线波段释放不了多少能量。但至少有三个已知的事件发生过，这是第一次，也是唯一一次在高峰期被发现的事件。”马里兰大学的卡拉在一份声明中说。NASA的Swift卫星首先发现了它，并触发了欧洲航天局的xmm -牛顿卫星、日本太空探索机构和NASA的Suzaku卫星对其进行跟踪。所以我们有很好的数据。我们很幸运，我们举办的这个活动向我们展示了所有这些令人兴奋的新事物。”
研究人员使用了一种叫做x射线反射映射的新技术来绘制黑洞吸积盘的内部。这种方法类似于海豚和蝙蝠通过发射超声波并测量回声返回所需的时间来绘制周围环境的地图。在x射线反射中，天文学家研究了x射线到达时间的微小延迟，x射线在盘内发射，被盘内的铁原子反射。
例如，我们知道声音在大礼堂里是如何回响的。因为我们知道声速，杏耀历史所以我们可以利用延迟信息来计算礼堂的形状，”卡拉在声明中说。“我们正在用x射线做同样的事情来绘制内部吸积盘。这是一项很酷的新技术，是在过去六年内才发展起来的。”
这种新的分析表明黑洞的质量是太阳的几百万倍。“对我来说，最让我惊讶的是，它真的起作用了，”卡拉说。“x射线反射映射不是用来观察潮汐干扰事件的，但我们有了一个尝试的想法，现在看来它是理解潮汐干扰事件的一个很有前途的方法。”
此外，科学家们还意外地发现x射线似乎来自吸积盘深处，离黑洞非常近，卡拉说。天文学家的传统观点一直认为，在潮汐中断事件中，高能x射线会在离黑洞更远的地方以相对论喷流的形式产生。相对论喷流是指以接近光速的速度从黑洞喷射出的强大粒子爆发。
此外，研究人员还发现，黑洞吞噬恒星的速度是理论最大值(即爱丁顿极限)的100倍。在这一点上，物质冲向黑洞所释放出的能量应该会抑制供给黑洞的物质的数量。
越来越多的研究表明，黑洞可以超越爱丁顿极限，实现所谓的“超爱丁顿增长率”。卡拉说:“在Swift J1644+57的例子中，我们认为它可以超过爱丁顿极限，因为大多数辐射都优先向一个方向泄漏。”“与此同时，物质以非常快的速度向内堆积，不受强辐射力的阻碍。”
到目前为止，Kara和她的同事们还没有能够在潮汐中断事件上使用x射线反射映射来测量休眠黑洞旋转。尽管如此，他们说这种方法在不久的将来可以直接测量休眠黑洞旋转的速度和方向。
“同样重要的是，我们可以在事件发生后继续追踪，观察吸积盘是如何向下旋转的，以及当黑洞回到静止状态时能量是如何消散的，
杏耀注册 ，”同样来自马里兰大学帕克分校(University of Maryland, College Park)的研究合著者克里斯·雷诺兹(Chris Reynolds)在声明中说。“我们可能最终能够观察到所有这些不同的状态，到目前为止，我们只从理论教科书中知道。”
在未来，研究人员想要尝试用x射线绘制更多潮汐干扰事件的反射图。“我们只需要等待它们发生，杏耀起源”卡拉说。“自2011年以来，我们一直在等待另一款类似Swift J1644+57的机型。”
