超大質量黑洞有多餓？平均每五萬年吞一顆恆星

黑洞透過吞噬附近物體增加自身質量，被吞噬的恆星走向不幸結局，但對有機會探索休眠星系中心的科學家來說卻是幸運一瞥。最近，麻省理工學院團隊發現 18 起新潮汐破壞事件，得出與模型預測一致的結論：超大質量黑洞平均每五萬年吞掉一顆恆星質量。

潮汐破壞事件（Tidal disruption event，TDE）是指恆星接近超大質量黑洞（SMBH）、被黑洞潮汐力拉扯經歷的「義大利麵化」暴力過程，此時恆星一部分質量進入黑洞周圍吸積盤，而黑洞吞噬物質會暫時產生極明亮電磁輻射，導致原本不可見的黑洞現出蹤跡。

多數大型星系中心都有一個超大質量黑洞，比如我們的銀河系有主要處於休眠狀態的超大質量黑洞人馬座 A*，質量約太陽 430 萬倍。但如果更深入觀察宇宙，會發現更多超大質量黑洞質量可達太陽數百億倍。

由於恆星碎片堆積引起的爆炸、輻射，可能是星系中心存在休眠黑洞的獨特跡象，因此天文物理學家可透過研究潮汐破壞事件估計超大質量黑洞及其摧毀恆星的特性，比如確切質量，近幾十年來，物理學家為計算吸積率（恆星物質在 TDE 期間落回超大質量黑洞的速率）而開發的模型不少，但得出的近似值準確度仍存在不確定性。

2022 年，天文學家提出一個簡稱 CN22 的新模型，其 TDE 峰值時間跨度、吸積率與流體動力學模擬非常吻合，可以解開超大質量黑洞及被吞噬恆星的關鍵資訊。

▲ 麻省理工學院團隊新發現 18 起潮汐破壞事件。（Source：麻省理工學院）

最近一組麻省理工學院團隊分析 NEOWISE 衛星的紅外光數據，新發現 18 起黑洞吞噬恆星的潮汐破壞事件，其結論增強了 CN22 模型準確性，其中被摧毀恆星的屬性與 TDE 吸積率峰值時間跨度沒有太大關聯。

或者說，峰值回落率實際上與被破壞恆星的質量、年齡無關，而是幾乎完全由超大質量黑洞質量決定，這是 CN22 模型能幫助研究人員限制黑洞質量的關鍵指標。

團隊分析還確認潮汐破壞事件發生頻率，即任何星系中心的超大質量黑洞平均每五萬年就混亂吞噬一顆恆星，更接近物理學家的理論預測。

研究結果還可解釋為何潮汐破壞事件沒有輻射過多能量，團隊認為這是由於灰塵了吸收可見光、X 射線以及 TDE 的極紫外線輻射。

研究結論讓我們暫時不需想奇怪物理學來解釋看到的極端現象，也讓科學家更了解恆星如何被黑洞撕裂、吞噬的背後機制。

新論文發表在《天文物理期刊》（the Astrophysical Journal）。

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（首圖來源：pixabay）