【菜科解读】

这份新闻稿中有一幅艺术家的插图，展示了红色恒星碎片围绕着一个巨大的球形黑洞旋转。

碎片区代表了一颗质量是我们太阳三倍的恒星的残骸，它被黑洞巨大的引力撕裂。

这一潮汐中断事件被称为ASASSNp。

美国宇航局的钱德拉X射线天文台、欧空局的XMM-Newton和其他望远镜研究了它的余波。

插图的中心是球形黑洞，半浸在碎片场中，类似于黑色喷射球的上半部分。

这个球位于盘状碎片区域的核心，由明显的橙色和红色圆环组成。

一条又长又宽的红色云带，代表了恒星的部分残余气体，进入了我们左下角的插图。

这条红色气体带穿过黑色的星空向我们的中心席卷而来。

在那里，气体弯曲回到左边，在黑洞后面。

在重力的吸引下，这条气体带环绕着砖红色和金橙色恒星残骸的环状圆盘。

这些碎片围绕着黑洞旋转，最终落入黑洞。

微弱的蓝色薄雾似乎是从黑洞和轨道运行的恒星残骸区域辐射出来的。

这种薄雾代表了恒星气体被风吹离环状圆盘的部分。

鸣谢:uux.cn/美国宇航局据美国宇航局：天文学家对一颗恒星进行了彻底的法医研究，这颗恒星在冒险靠近一个巨大的黑洞时被撕裂，然后其内部被抛入太空。

美国宇航局的钱德拉X射线天文台和欧洲航天局的XMM-Newton研究了一个黑洞附近的氮和碳的含量，这个黑洞已经撕裂了一颗恒星。

天文学家认为这些元素是在恒星接近黑洞时被撕裂之前在恒星内部产生的。

领导这项研究的密歇根大学的乔恩·米勒说:我们看到了曾经的明星的勇气。

留下的元素是我们可以追踪的线索，以找出哪种恒星灭亡了。

近年来，天文学家发现了许多潮汐破裂事件的例子，其中来自大质量黑洞的引力摧毁了一颗恒星。

当恒星的碎片被加热时，这导致了耀斑，通常在可见光、紫外光和X射线中可以看到。

这个被称为ASASSNp的事件因几个原因而引人注目。

在2014年11月被发现时，这是大约十年来发现的离地球最近的潮汐破裂 2.9亿光年。

由于如此接近，ASASSNp提供了关于这颗被摧毁恒星的非常详细的信息。

与以前的工作相比，米勒的团队应用新的理论模型对黑洞周围的氮和碳的数量进行了改进的估计。

这些X射线望远镜可以在太空中用作法医工具，卡内基天文台和加州大学洛杉矶分校的合著者Brenna Mockler说。

我们发现的氮与碳的相对含量表明，来自一颗注定要毁灭的恒星内部的物质，其质量约为太阳的三倍。

因此，ASASSNp中的这颗恒星是迄今为止天文学家见过的被黑洞撕裂的最大质量的恒星之一，或许也是最大质量的。

ASASSNp令人兴奋，因为潮汐中断最困难的事情之一是能够测量这颗不幸恒星的质量，正如我们在这里所做的那样，加州大学圣克鲁斯分校的合著者Enrico Ramirez-Ruiz说。

观察超大质量黑洞对大质量恒星的破坏是非常迷人的，因为大质量恒星比低质量恒星更不常见。

ASASSNp的2.5英寸窄切片XMM-Newton光谱如图1所示。

RGS1光谱显示为黑色；

灰色的RGS2光谱。

两个光谱都移动到主框架。

蓝色的模型是有太阳丰度的XMMs红色的模型是XMMt，具有解冻的N和C丰度，给出[N/C] ≥ 2.4。

左图以24.78为类N vii线的中心，中图以28.78为类He N VI线的中心，右图以33.73为类C vi线的中心。

鸣谢:天体物理学杂志快报 2023。

DOI: 10.3847/2041-8213今年早些时候，另一组天文学家报告了恐怖芭比事件，他们估计一颗质量约为太阳14倍的恒星被黑洞摧毁。

然而，这尚未被确认为潮汐干扰，对恒星质量的估计主要基于耀斑的亮度，而不是像ASASSNp那样基于对黑洞周围物质的详细分析。

ASASSNp结果的另一个令人兴奋的方面是它对未来研究的意义。

天文学家在银河系中心包含超大质量黑洞的星团中发现了中等质量的恒星，如ASASSNp。

因此，估计潮汐扰动恒星的恒星质量的能力可能会给天文学家提供一种方法，来识别更遥远星系中超大质量黑洞周围的星团。

在这项研究之前，X射线中观察到的元素很有可能来自超大质量黑洞在以前爆发时释放的气体。

然而，这里分析的元素模式似乎来自一颗恒星。

中国合肥科技大学的Chenwie Yang在2017年发表的之前的工作使用了美国宇航局哈勃太空望远镜的紫外线数据，表明ASASSNp中的氮含量比碳含量高，但比米勒的团队使用X射线数据发现的要少。

中等质量黑洞发现未解之谜

分析显示，合并后的黑洞质量约为太阳的142倍，而其“父母”黑洞的质量分别为太阳的66倍和85倍。

这一发现被认定为首个对中等质量黑洞的直接探测，填补了恒星质量黑洞（约100倍太阳质量）与超大质量黑洞（百万至十亿倍太阳质量）之间的质量空白。

高质量间隙黑洞的突破性意义此次发现的85倍太阳质量黑洞具有特殊意义。

根据现有恒星演化模型，质量超过65倍太阳的黑洞无法通过单颗恒星坍缩形成，因其超新星爆发会完全摧毁恒星核心，无法留下坍缩为黑洞的物质。

该黑洞的发现首次明确了“高质量间隙”（恒星质量黑洞与中等质量黑洞之间）的存在，挑战了传统理论，并为研究黑洞形成机制提供了新方向。

引力波探测技术的关键作用传统黑洞探测依赖间接方法（如观测黑洞吞噬物质时释放的辐射），而引力波探测技术（如LIGO）通过捕捉双黑洞合并产生的时空涟漪，实现了对黑洞的直接观测。

GW190521的信号虽仅持续十分之一秒，但科学家通过分析其特征（如频率、振幅），结合爱因斯坦广义相对论，确认了中等质量黑洞的诞生。

这一技术突破为黑洞研究开辟了新途径。

科学界的争议与未解问题尽管证据确凿，但科学家对GW190521的性质仍存在争议。

部分学者认为，该事件可能代表了一种全新的双黑洞类型，而另一部分则认为其可能是已知高质量黑洞的特殊案例。

此外，中等质量黑洞的数量稀少性（全宇宙仅探测到少数案例）及其形成机制（如是否通过多次合并或未知过程产生）仍是未解之谜。

这些争议推动了后续研究，例如通过更大规模的引力波探测网络（如LISA）进一步验证结果。

对超大质量黑洞形成之谜的启示中等质量黑洞的发现为解锁超大质量黑洞的形成提供了关键线索。

目前主流理论认为，超大质量黑洞可能由中等质量黑洞通过持续吸积物质或多次合并逐步增长形成。

GW190521的案例支持了这一假设，即中等质量黑洞可作为超大质量黑洞的“种子”，在宇宙早期环境中通过复杂过程演化而来。

引力波天文学的黎明时代科学家普遍认为，当前引力波天文学仍处于初级阶段，但GW190521的发现标志着该领域的重大突破。

正如西北大学天文学家蔡斯·金博所言：“我们正处在引力波天文学的黎明时代，这一发现不仅回答了现有问题，更提出了大量新问题。

”未来，随着探测技术的升级（如第三代引力波探测器）和国际合作（如LIGO-Virgo-KAGRA网络），人类对黑洞的认知将进一步深化。

总结：中等质量黑洞的发现已通过引力波探测得到直接证实，其存在为黑洞质量分布、形成机制及超大质量黑洞演化等核心问题提供了关键证据。

尽管部分细节仍存争议，但这一发现无疑推动了天文学前沿研究，标志着人类对宇宙奥秘的探索迈出了重要一步。

超级黑洞诸多未解之谜

例如哈勃的史密松天体物理中心的科学家，发现存在质量较为庞大的活动星系，最为遥远的星系核能够追溯到宇宙诞生后大约12亿年。

不同星系中超级黑洞质量差异较大。

如M60 - UCD1星系内部存在一个质量达到2100万太阳质量的超大质量黑洞，而银河系中央黑洞的质量仅为400万个太阳质量，M60 - UCD1星系比银河系小大约500倍，但黑洞质量占到了星系质量的15%，说明小星系中也可能隐藏大质量黑洞。

形成原因恒星吞噬说：超级黑洞以吞噬宇宙中的恒星而形成，它可以吞噬宇宙中所有的恒星，甚至是整个太阳系、银河系。

气云萎缩说：气云萎缩成数十万太阳质量以上的相对论星体，该星体会因其核心产生正负电子对所造成的镜像扰动而开始出现不稳定状态，并会直接在没有形成超新星的情况下萎缩成黑洞。

高密度星团说：涉及高密度星团，其副热容会促使核心的分散速度成为相对论速度，进而形成黑洞。

大爆炸瞬间说：在大爆炸的瞬间从外压制造出黑洞。

恒星爆炸连锁反应说：研究小组通过X射线观测发现，在距地球1200万光年的M82星系中，有两个中等大小的黑洞存在，它们的位置接近该星系的中心。

这两个超级黑洞很有可能是一连串的恒星爆炸所产生的连锁反应形成的紧凑、质量巨大的超级黑洞，然后慢慢坍缩成中等质量的黑洞，该星团随后下沉到该星系中心，逐渐演变成为超级黑洞。

特性密度特性：超大质量黑洞平均密度可以很低，甚至比空气密度还要低。

这是因为其半径与其质量成正比，而密度则与体积成反比，由于球体体积与半径立方成正比，质量差不多以直线增长，体积增长率更大，所以密度会随黑洞半径增长而减少。

对星系形成的作用：黑洞强大的吸引力间接帮助了星系的形成，恒星不能靠近黑洞，久而久之形成了太阳系、银河系等。

例如美国宇航局的科学家通过费米伽马射线望远镜观测到银河系中央出现了神秘的气泡，可能与银河系中的超级黑洞有关。

相关未解之谜费米气泡之谜：美国宇航局通过费米伽马射线望远镜观测到银河系中央出现对称的伽马射线气泡，跨度达到3万光年，而银河系直径才10万光年左右。

对于费米气泡的形成机制，科学家提出了一些模型，如银河系中央超大质量黑洞形成的巨型喷流，黑洞在其两极附近可形成接近光速的物质喷射；

或者黑洞周围聚集大量气体，形成质量庞大而短命的恒星，这些天体形成超新星爆发形成费米气泡等，但这些模型都不完美，其形成机制仍然不确定。

吞噬能力之谜：超级黑洞靠着吞噬宇宙中的恒星形成巨大体积，但为什么具有如此大的吞噬能力，目前还不得而知。