研究者詳述遙遠的黑洞如何吞噬恆星

Researchers detail how a distant black hole devoured a star
http://www.physorg.com/news/2011-08-distant-black-hole-devoured-star.html

August 24, 2011

(PhysOrg.com) -- 二項出現在 8/25 當期 Nature 期刊中的研究，對於一起「宇宙級」意外提供了新洞見。該意外從三月底開始不斷朝地球送來 X 光。NASA 的 Swift 人造衛星首度警告天文學家注意強烈且不尋常的高能閃光（flares），那來自天龍座（Draco）中的新來源。

"難以置信地，此來源仍繼續產生 X 射線且其亮度仍足以讓 Swift 繼續觀察到明年，" David Burrows 說，賓州州大天文學教授，同時也是此任務之 X 射線望遠鏡的領導科學家。"其行為與我們先前所見任何事物不同。"

天文學家很快便明白，這個來源（稱為 Swift J1644+57）是一件真正特別事件的結果 -- 遙遠星系的蟄伏黑洞開始撕裂並吞噬一顆恆星時的覺醒。該星系如此之遙遠，來自該事件的光線得花 39 億年才能抵達地球。

Burrows 的研究包括 NASA 科學家。那著重在來自 Swift 與其他偵測器（包括位於 ISS 太空站上，由日本領導的 Monitor of All-sky X-ray Image，MAXI）的 X 與 gamma 射線觀測。

第二項研究由 Ashley Zauderer 所領導，麻州劍橋 Harvard-Smithsonian 天文物理中心的博士後研究員。那檢視來自數個地面無線電天文台的觀測中的異常爆發，那包括新墨西哥州 Socorro 的 National Radio Astronomy Observatory 的 Expanded Very Large Array（EVLA）。

絕大多數星系，包括我們自己的，都存在一個質量達數百萬個太陽的中央超大黑洞。根據這項新研究，發生 Swift J1644+57 事件的星系，其黑洞的質量，也許是銀河系中央黑洞（質量為 400 萬個太陽）的二倍。當一顆恆星朝黑洞墜落，它會被強烈的潮汐力撕裂。氣體圈圍成一碟狀物，那繞著黑洞打轉並迅速被加熱至數百萬度。噴流沿著黑洞的旋轉軸形成，以超過 90% 光速驅趕物質。在 Swift J1644+57 的例子中，這些噴流之一，似乎直指地球。

"當往外噴的噴流猛烈撞擊星際環境時產生無線電發射，" Zauderer 解釋。"相較之下，X 光出現的位置離黑洞更近，很可能接近噴流的基部。"

受潮汐力擾亂之恆星的理論性研究指出，它們會以可見光及紫外線能量的閃光出現。正眼看過去時，黑洞噴流的亮度與能量會大大地增強。此現象，稱為相對束射（relativistic beaming），解釋為何 Swift J1644+57 在 X 射線能量被看見，以及為何看起來是如此筆直的光亮。

當閃光在 3/28 首度被偵測到時，那最初被假設成一起 gammma 射線爆發的訊號。那是一種壽命將近一日的短暫高能輻射爆發，常與重恆星的死亡以及遙遠宇宙中黑洞的誕生產生關聯。不過當此發射持續明亮及閃耀時，天文學家理解到，最似是而非的解釋是，類太陽恆星的潮汐力擾亂，看起來就像是射束般的發射。

到了 3/30 日，由 Zauderer 團隊所完成的 EVLA 觀測證實，一個明亮的無線電源位在一個黯淡星系的中央，接近 Swift 的 X 射線閃光之處。這些資料提供了第一批決定性證據，指出該星系、無線電源以及 Swift 事件全都有關聯。

"我們的觀測證實，發出無線電的區域仍以超過一半光速的速度擴張中，" Edo Berger 說，哈佛的副教授，同時也是那篇無線電論文的共同作者。"藉由逆向追蹤該擴張，我們能證實此外流（outflow）與 Swift X 射線源在同一時間形成。 "

Swift（2004 年 11 月發射），由 NASA 的 Goddard 太空飛行中心管理。它在與賓州州大、LANL 以及維州 Dulles，Orbital Sciences Corp. 以及位於英國、義大利、德國以及日本的國際性合作者的合作下運作。MAXI 由日本的 JAXA 運作，是附屬於太空站 Kibo 模組的外部時間。與這些研究相關的影像、動畫，請造訪 http://www.nasa.gov/swift 。

※ 相關報導︰

＊ Relativistic jet activity from the tidal disruption of a star by a massive black hole
http://www.nature.com/nature/journal/v476/n7361/full/nature10374.html

D. N. Burrows, J. A. Kennea, G. Ghisellini, V. Mangano,
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E. Troja, Y. Ueda, Y. Urata, R. Usui, L. A. Antonelli,
S. D. Barthelmy, G. Cusumano, P. Giommi, A. Melandri,
M. Perri, J. L. Racusin, B. Sbarufatti, M. H. Siegel,
N. Gehrels
Nature 476, 421–424 (25 August 2011)
doi: 10.1038/nature10374

＊ Birth of a relativistic outflow in the unusual γ-ray transient Swift J164449.3+573451
http://www.nature.com/nature/journal/v476/n7361/full/nature10366.html

B. A. Zauderer, E. Berger, A. M. Soderberg, A. Loeb,
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N. H. Volgenau, T. L. Culverhouse, M. F. Bietenholz,
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M. Shepherd, S. Storm, C. L. H. Hull
Nature 476, 425–428 (25 August 2011)
doi: 10.1038/nature10366

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