黑洞可以撕碎恒星，潮汐瓦解事件再现！
陆炳南 北京师范大学
最近，英国《自然》和《自然•天文学》杂志共同发表论文，报道了一次极其罕见的天文学奇观——潮汐瓦解事件（Tidal Disruption Event，简称TDE）的观测结果，同时探测到有物质喷流以接近光速的速度从黑洞中“飞奔”而出。TDE是指当一颗恒星被一颗特大质量黑洞撕裂时释放能量的过程。该发现将能提升人们对宇宙学距离的黑洞特性的理解。
TDE使人们能研究特大质量黑洞如何通过积聚（或吸积）物质而生长。当一颗恒星受到来自黑洞的快速拉扯时，这颗恒星就会瓦解，其物质会落在黑洞的吸积盘上。某些情况下，吸积的物质会产生强烈的物质喷流，极少数情况下还会导致相对论性喷流的产生，其速度近乎光速。但这类事件非常罕见，人们对此的了解也很少。而最新观测结果增进了人们对这类罕见事件的认知。
包括美国马里兰大学、麻省理工学院科学家在内的研究团队，此次报告了对名为AT2022cmc信号的探测结果：这是一次释放巨大能量的天文事件。观测结果来自使用光学波段和其他波段的多台望远镜，显示该信号与恒星在距离特大质量黑洞过近时因剧烈瓦解释放明亮喷流而产生的辐射是一致的。
这些结果，尤其是对X射线波长的观测，显示有极强的能量参与其中，而亮度的快速变化和整个事件的持久性，正是罕见的相对论性喷射TDE的标志。这类事件迄今只报道过4例，此为其中1例。尽管大部分探测到的TDE都源于附近宇宙，这次事件却来自一个遥远的、距离我们约有124亿光年的星系，之所以能从地球看见，是因为它超常的亮度。
通过模拟该事件，麻省理工的天文学家们更倾向于认为，有一个与太阳体积和质量差不多的恒星被一个相对低质量的黑洞瓦解吞噬。马里兰大学团队则总结道，他们的研究结果证实了约有1%的TDE有相对论性喷流，验证了之前对这类事件罕见程度的预测。
不久前，凌日系外行星勘测卫星（TESS）捕捉到了黑洞撕裂恒星的罕见画面，引发大众关注。这种太空现象被天文学家们称为TDE；它具体表现为当恒星进入黑洞的引力控制区后，强大的引力将其不断拉伸，形成一个扁平状的结构，最终被撕碎吞噬。
TDE对恒星来说可以称得上是一场毁灭，规模惊人。天文学家表示，在银河系大大小小的星系中，这种宇宙大屠杀每一万到十万年才发生一次。虽然目前科学家们已经捕捉到了大约五十个类似的事件，由于宇宙中的星系浩如烟海，即使知晓TDE现象的发生，对其进行实时观测仍十分困难。
1975年，天文学家们首次提出TDE这个概念，用来形容星系中央的黑洞对恒星造成的毁灭性后果。若恒星距离黑洞足够近，受到其潮汐力的影响，此时物质会被逐渐剥离，在黑洞周围形成绳索的形状。这个过程会引发剧烈的燃烧现象，亮度是星系中所有恒星总和的上亿倍。
由于黑洞引力极大，光都无法逃离其表面，但TDE可以用来定位黑洞在星系中的位置，研究它们是如何积聚（或吸积）物质的。以前，天文学家们都是通过大面积的观测设备来确定TDE发生的频率，得出的结论是每个星系每隔一万至十万年会发生一次。
文/陆炳南（作者为北京师范大学博士后）
