饕餮氣體雲:雲團或將隕落於銀河系黑洞

我們星系中心的超大質量黑洞可能即將撕裂併吞噬一個行星大小的氣體和塵埃雲。

我們所有人,不僅僅是天文學家,都對物質被吸入黑洞巨口時會發生什麼感到著迷。通常,我們不得不從相當於視野受限的看臺座位觀看這些宇宙垃圾處理機在銀河系和遙遠星系中運作。但這一次,我們可能獲得了位於最佳位置的貴賓席。

在未來幾年內,我們星系中心的超大質量黑洞可能會撕裂併吞噬一個質量相當於小型行星的塵埃和氣體雲。

大約在18個月後,這個新發現的天體將接近我們銀河系中心宇宙的孔口。它的軌道將使其到達距離黑洞約36光時的地方,大約是目前NASA的旅行者1號探測器與太陽之間距離的兩倍。


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事情可能會變得有趣起來。一群天文學家在12月14日線上發表於《自然》雜誌上的一項研究報告中指出,黑洞應該會撕裂氣體雲並將其向內拉扯,隨著氣體被壓縮和加熱,從而產生可探測到的X射線輻射激增。根據雲團瓦解的方式,黑洞可能會在未來幾年內以此為食,顯著增強從黑洞邊緣(即事件視界)之外發出的微弱光芒,併為天體物理學家提供一個獨特的觀察黑洞“消化”過程的視角。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)

“本質上,我們以前從未見過宇宙中任何黑洞是如何被餵食的,”該研究的合著者,德國加興馬克斯·普朗克地外物理研究所的天文學家斯特凡·吉勒森說。“現在我們有機會觀察到有東西掉進去。” 吉勒森和他的同事使用位於智利的歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡(VLT)識別出了該天體並確定了其軌跡。

許多恆星圍繞銀河系中心的黑洞執行,該黑洞的質量是四百萬個太陽。但是,像氣體雲這樣結合力較弱的天體無法在銀河系中心的強烈引力下拉中倖存下來。吉勒森和他的同事估計,這個新發現的團塊質量是地球的三倍,他們說,當它在2013年衝向最近點時,它已經被黑洞壓倒性的引力扭曲了。極端引力效應有時被稱為“義大利麵化”,會將落向黑洞的物體拉伸成長條狀。“我們看到這種情況正在這片雲團上發生,”吉勒森說。“它正在我們眼前被瓦解。我們看到了義大利麵效應正在發生。”

這次墜落事件應該可以用大型望遠鏡(例如地球上的VLT和凱克望遠鏡以及NASA的錢德拉X射線天文臺)觀察到,這可能會為我們提供關於銀河系黑洞周圍環境的新線索。它還可以提供關於超大質量黑洞行為的新資訊,超大質量黑洞存在於所有大型星系的中心。

但是,關於墜落事件的預測取決於以下結論:這個飛速掠過銀河系中心超大質量黑洞的天體確實是一團鬆散的氣體,而不是更堅固的東西。加州大學洛杉磯分校的天文學家安德里亞·蓋茲研究黑洞周圍區域,她懷疑這個飛入的天體實際上是一顆恆星。如果是那樣,該天體將能夠在如此近距離地掠過黑洞後倖存下來而不會被撕裂——事實上,天文學家已經觀察到恆星巡航到距離銀河系黑洞11光時以內,並活下來看到了另一次軌道執行。在這種情況下,被剝奪了“晚餐”的黑洞將繼續發出穩定的低語,而不是發出怒吼。

由於該天體在VLT的觀測中在某些紅外波長下出現,而在其他波長下沒有出現,研究人員得以估計其溫度。他們說,這片雲團只有大約550開爾文(275攝氏度),大約是太陽表面溫度的十分之一,因此太冷而不可能是恆星。但蓋茲說,它可能是一顆被星際物質包裹的恆星。

“我不會為了他們對它是什麼的解釋而賭上我的房子,”蓋茲說。“這介於非同尋常和相當普通之間。” 與大多數天文謎團不同,這個問題實際上應該很快就會得到解決——以怒吼或低語的方式。

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