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数亿光年外的遥远星系中一颗围绕超大质量黑洞运行的恒星在巨大引力下被猛烈撕裂

时间:2023-08-13来源:网络作者:小白

这幅插图显示了一颗恒星在潮汐破坏耀斑中被超大质量黑洞吞噬时发出的发光物质流。当一颗恒星经过黑洞的一定距离内时 - 足够接近被引力破坏 - 恒星物质在落入黑洞时被拉伸和压缩。(NASAJPL-加州理工学院)


数亿光年外的遥远星系中一颗围绕超大质量黑洞运行的恒星在巨大引力下被猛烈撕裂


这幅插图描绘了一颗恒星(前景)在“潮汐破坏事件”期间被超大质量黑洞(背景中)吸入时经历意大利面条化。(ESOM Kornmesser)


(神秘的地球uux.cn)据美国物理学家组织网(作者:Dan Bernardi,雪城大学):在数亿光年之外的一个遥远星系中,一颗围绕超大质量黑洞运行的恒星正在黑洞的巨大引力下被猛烈撕裂。当恒星被撕碎时,它的残余物被转化为一股碎片流,这些碎片落回黑洞,形成一个非常热、非常明亮的物质盘,围绕黑洞旋转,称为吸积盘。这种现象 - 恒星被超大质量黑洞摧毁并助长发光吸积耀斑 - 被称为潮汐破坏事件(TDE),并且预测TDE大约每10,000至100,000年在特定星系中发生一次。


由于光度在短时间内(即比太阳亮数十亿倍)超过整个星系(即比我们的太阳亮数十亿倍),吸积事件使天体物理学家能够从宇宙学距离研究超大质量黑洞(SMBH),为其他静止或休眠星系的中心区域提供了一个窗口。通过探测这些强引力事件,爱因斯坦的广义相对论对于确定物质的行为至关重要,TDE产生了有关宇宙中最极端环境之一的信息:黑洞的事件视界 - 不归路。


TDE通常是“一次性完成的”,因为SMBH的极端引力场会破坏恒星,这意味着SMBH在吸积耀斑后会逐渐消失在黑暗中。然而,在某些情况下,恒星的高密度核心可以在与SMBH的引力相互作用中幸存下来,使其能够多次绕黑洞运行。研究人员称之为重复部分TDE。


一组物理学家,包括主要作者,欧洲南方天文台研究员Thomas Wevers,以及共同作者,雪城大学物理学助理教授Eric Coughlin和麻省理工学院Kavli天体物理和空间研究所的研究科学家Dheeraj R. “DJ” Pasham提出了重复部分TDE的模型。他们的研究结果发表在《天体物理学杂志快报》上,描述了SMBH捕获恒星,每次恒星接近黑洞时物质的剥离,以及材料被剥离和再次进入黑洞之间的延迟。该团队的工作是第一个开发和使用重复部分TDE的详细模型来解释观测结果,预测遥远星系中恒星的轨道特性,并了解部分潮汐破坏过程。


该团队正在研究一种名为AT2018fyk的TDE(AT代表天体物理瞬变)。这颗恒星是由SMBH通过称为“希尔斯捕获”的交换过程捕获的,其中恒星最初是双星系统(两颗恒星在相互引力下相互绕行)的一部分,该系统被黑洞的引力场撕裂。另一颗(未捕获的)恒星以~1000公里/秒的速度从银河系中心喷射出来,被称为超高速恒星。


一旦绑定到SMBH,为AT2018fyk发射提供动力的恒星每次通过与黑洞最接近的点时都会反复剥离其外壳。恒星剥离的外层形成了明亮的吸积盘,研究人员可以使用X射线和紫外线/光学望远镜来观察来自遥远星系的光线。


根据Wevers的说法,有机会研究部分TDE可以对超大质量黑洞的存在和星系中心恒星的轨道动力学提供前所未有的见解。


“到目前为止,人们的假设是,当我们看到恒星和超大质量黑洞之间近距离相遇的后果时,结果对恒星来说将是致命的,也就是说,恒星被完全摧毁,”他说。“但与我们所知道的所有其他TDE相反,当我们几年后再次将望远镜指向同一位置时,我们发现它再次变亮。这导致我们提出,与其说是致命的,不如说是恒星的一部分在最初的遭遇中幸存下来,并返回同一位置再次被剥离物质,从而解释了重新变亮的阶段。


活到死的一天


AT2018fyk于2018年首次被发现,最初被认为是普通的TDE。在大约600天的时间里,光源在X射线中保持明亮,但随后突然变暗并且无法检测到 - 这是恒星残余核心返回黑洞的结果,麻省理工学院物理学家Dheeraj R. Pasham解释说。


“当核心返回黑洞时,它基本上通过引力从黑洞中窃取了所有气体,结果没有物质可以吸积,因此系统变暗,”Pasham说。


目前还不清楚是什么导致了AT2018fyk光度的急剧下降,因为TDEs通常会平滑地逐渐衰减 - 而不是突然 - 在其发射中。但在下降大约600天后,再次发现源是X射线明亮的。这导致研究人员提出,这颗恒星在第一次与SMBH的近距离接触中幸存下来,并且在黑洞的轨道上。


使用详细的建模,研究小组的发现表明,恒星围绕黑洞的轨道周期大约为1,200天,从恒星脱落的物质大约需要600天才能返回黑洞并开始吸积。他们的模型还限制了捕获的恒星的大小,他们认为这颗恒星的大小与太阳差不多。至于最初的双星,研究小组认为这两颗恒星在被黑洞撕裂之前彼此非常接近,可能每隔几天就会相互绕行。


那么,一颗恒星如何在死亡中幸存下来呢?这一切都归结为接近度和轨迹的问题。如果恒星与黑洞正面相撞并经过事件视界 - 逃离黑洞所需的速度超过光速的阈值 - 恒星将被黑洞吞噬。如果恒星非常靠近黑洞并穿过所谓的“潮汐半径” - 洞的潮汐力比保持恒星在一起的引力强 - 它将被摧毁。在他们提出的模型中,恒星的轨道到达一个最接近的点,就在潮汐半径之外,但并没有完全穿过它:恒星表面的一些物质被黑洞剥离,但其中心的物质保持不变。


重复表演?


恒星绕SMBH运行的过程如何或是否会发生在许多重复的通道中,这是一个理论问题,该团队计划在未来的模拟中研究这个问题。锡拉丘兹物理学家埃里克·考夫林(Eric Coughlin)解释说,他们估计每次通过黑洞时,恒星质量的1%到10%都会丢失,由于TDE发射建模的不确定性,范围很大。


“如果质量损失只有1%的水平,那么我们预计这颗恒星能够存活更多的遭遇,而如果它接近10%,恒星可能已经被摧毁了,”考夫林指出。


TDE 研究的未来


该团队将在未来几年内关注天空,以测试他们的预测。根据他们的模型,他们预测源将在2023年3月左右突然消失,并在2025年新剥离的物质吸积到黑洞时再次变亮。


该团队表示,他们的研究为跟踪和监测过去检测到的后续来源提供了新的前进方向。这项工作还提出了一种来自外部星系中心的重复耀斑起源的新范式。


“在未来,可能会有更多的系统被检查为后期耀斑,特别是现在这个项目提出了通过动态交换过程捕获恒星的理论图景以及随后的反复部分潮汐破坏,”考夫林说。“我们希望这个模型可以用来推断遥远的超大质量黑洞的性质,并了解它们的”人口统计“,即给定质量范围内的黑洞数量,否则很难直接实现。


该团队表示,该模型还对潮汐破坏过程做出了一些可测试的预测,并且随着对AT2018fyk等系统的更多观测,它应该可以深入了解部分潮汐破坏事件的物理学和超大质量黑洞周围的极端环境。


“这项研究概述了可能预测外部星系中超大质量黑洞下一次零食时间的方法,”Pasham说。“如果你仔细想想,我们在地球上可以将我们的望远镜对准数百万光年外的黑洞,以了解它们是如何喂养和生长的,这是非常了不起的。

宇宙星座卡白羊座 唯一治得住白羊的星座

白羊座是什么?白羊座是黄道十二宫的第一座宫殿,以白羊座为象征。它是太阳从南向北移动到春分点的区域。白羊座出生于每年3月21日至4月19日之间。它是十二星座中的第一个星座,代表着新生、自我、勇气和领导能力。它的领导者是火星,代表着勇气、行动和冲动,位于太阳系中的第四颗行星。白羊座的性格特征白羊座是一个充满活力、激情和冲动的星座。他们非常自信,总是充满激情和活力。他们的行动力很强,是十二星座中最热血的星座之一。他们果断勇敢,不怕冒险。这种勇气有时会让人觉得有点冲动,甚至鲁莽。白羊座很有动力。一旦你决定做某事,你会很快采取行动,不会考虑太多的后果。但是,如果这个决定是错误的,他们可能会因为过于冲动而受到惩罚。白羊座的人没有耐心。他们是十二星座中最不耐烦的星座之一。他们总是想尽快完成任务,追求速度和效率,往往忽略了一些细节。同时,白羊座的人很难控制自己的情绪,很容易生气。他们是性格中最令人兴奋的星座之一。这也是他们最大的缺点之一。白羊座的爱情观让白羊男爱到骨子里的星座白羊座的人在爱情中也很受欢迎和冲动。他们非常忠诚,真诚,追求自由而不受约束,易怒,但非常烟火。白羊座的人在爱情中非常热情,没有回报,所以很容易付出太多。在爱情中,他们喜欢主动追求,喜欢在约会中表达自己,而不是被动地接受。白羊座的人很有动力。如果他们在爱情中遇到障碍,他们很可能会冲进去打破障碍。因为他们总是勇往直前,追求速度和效率,在爱情中,他们希望顺利快速地实现自己的目标。白羊座的职业选择白羊座的人喜欢追求丰富多彩的生活,渴望探索未知的领域,有不屈不挠的毅力,非常适合创业。他们喜欢充分发挥自己的能力和想象力,所以他们非常适合设计、创意广告和其他职业。此外,白羊座的人善于向前看,适应性强,更适合销售和公共关系工作。白羊座的人性格活跃,更适合体育工作者、演员、音乐家等激动人心的职业。白羊座的人更适合那些需要冒险和创新的职业,因为他们喜欢探索未知领域,有开拓精神和创新能力。宇宙星座卡白羊座的结论白羊座是一个脾气暴躁、冲动的星座。他们有不屈不挠的毅力和热情,喜欢快速完成任务,实现目标。但有时他们的行动有点令人惊讶。他们需要始终注意自己的行动是否合理和冲动。如果你能控制自己的情绪和行动,充分发挥自己的优势,白羊座的人将成为自己领域的领导者。

现代宇宙航行学的奠基人 苏联科学家齐奥尔科夫斯基简介

在人类航天历史上,有三位科学家的名字将被永远铭记,他们是:苏联的康斯坦丁·、美国的和德国的。齐奥尔科夫斯基是现代宇宙航行学的奠基人,被称为航天之父。他最先论证了利用火箭进行星际交通、制造人造地球卫星和近地轨道站的可能性,指出发展宇航和制造火箭的合理途径,找到了火箭和液体发动机结构的一系列重要工程技术解决方案。他有一句名言:“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。 人物简介 康斯坦丁·爱德华多维奇·齐奥尔科夫斯基Tsiolkovski,Konstantin Eduardovich, 1857.9.17~1935.9.19,苏联科学家,现代航天学和火箭理论的奠基人。1857年9月17日生于俄国伊热夫斯科耶镇(今属梁赞州)。童年因听觉几乎完全丧失而辍学,14岁以后主要靠自学,读完中学和大学数理课程。1880年开始在卡卢加省博罗夫斯克县立学校任教并开始研究工作。研究课题有:金属气球(飞艇)、流线型飞机、气垫火车和星际火箭的基本原理等。 1903年发表了世界上第一部喷气运动理论著作《利用喷气工具研究宇宙空间》,提出了液体推进剂火箭的构思和原理图,并推导出在不考虑空气动力和地球引力的理想情况下,计算火箭在发动机工作期间获得速度增量的公式,为研究火箭和液体火箭发动机奠定了理论基础。后,齐奥尔科夫斯基的才智得以充分发挥。在研究喷气飞行原理方面卓有建树:提出了燃气涡轮发动机方案,解决了航天器在行星表面着陆的理论问题,研究大气层对火箭飞行的影响,首次探讨从火箭到人造地球卫星的诸问题。齐奥尔科夫斯基一生撰写了730多篇论著。1932年苏联政府授予他劳动红旗勋章。1935年9月19日在卡卢加逝世。 人物生平 童年生活 1857年9月17日,齐奥尔科夫斯基出生于俄罗斯梁赞省一个美丽的村庄,父亲给他取的名字是康斯坦丁。这个家有7个孩子,康斯坦丁是老五。对于双亲,康斯坦丁在晚年回忆说: 父亲总是那么沉着冷静,在熟人中间,他聪明善辩,而在官僚中间,他以赤色和令人难以容忍的正直闻名。 父亲爱好建筑,曾经带领着几个孩子一起造过楼房和宫殿的模型,还总是不停地告诉几个儿子要多做体力活儿,要自立。母亲则完全是另一种性格,她活泼、热情,急躁的时候就用大嗓门说话,非常能干。康斯坦丁认为,父亲给了他坚强的意志,母亲给了他才华和对事物的热情。 童年的康斯坦丁活泼伶俐,爱读书,喜欢思考问题,尤其是爱不着边际地幻想。他说: 小的时候,为了让弟弟听我的狂想,我甚至会付钱给他。我幻想过我有很大的体力,幻想我像猫一样,顺着绳子和竿子爬得很高,看得很远。 由于家里的条件不好,康斯坦丁不能到学校读书,他受过的惟一正规的教育是在伊耶夫斯科的乡村上过一些日子的村办学校。但不幸的是,10岁的时候,他在滑雪的时候得了严重的感冒,导致猩红热,最终几乎完全失去了听觉。从那以后,康斯坦丁与外界几乎隔绝了。康斯坦丁回忆说: 我的耳朵近乎全聋,因此成了邻近的儿童们嘲笑的对象。这个生理缺陷使我同人们疏远了,但却使我发奋读书,用幻想来忘却所有的烦恼。 受到伤害的自尊总要在其他方面寻求补充和满足,康斯坦丁开始把自己幻想成一些伟大的、英雄式的人物。 也许任何一个伟大的人物,早期遭受的各种磨难都是他成为伟大人物的必备条件。康斯坦丁由于耳聋与外界断绝了联系,却从此走上了独立思考、善于幻想的道路。在学习书本知识的同时,他通过各种方式对自己掌握的知识进行检验。有一次,他自己做了一个量角器,没有出屋就测量出了与远处的火警望台的距离是284米。然后,他又步行进行校验,结果完全正确,这使他对科学的信心倍增,他开始了解到理论知识对实践生活的指导意义。 教育经历 随着年龄的增大,父母不得不考虑孩子进一步受教育的问题。在齐奥尔科夫斯基16岁的那年,父亲用积攒的钱送他到莫斯科去求学。虽然这时他仍无法进学校学习,但莫斯科的环境显然比乡下优越得多。他在莫斯科的三年多时间里完全钻进图书馆里。家里每月给他寄来15卢布生活费、学习费,但他只吃最简单的面包和蔬菜,把余下的钱都买了书和实验用品。他自学了解析几何、高等代数和微积分,学习了物理化学和力学,还以极大的兴趣学习天文学甚至大量阅读小说和杂志。 在莫斯科,齐奥尔科夫斯基为自己不断获得新的知识而由衷地兴奋,但由于长期营养不良,他的体质却越来越弱了。1876年的一天,他父亲的一个熟人在莫斯科偶然看见了他,被他那疲倦和虚弱的模样吓了一跳。于是,齐奥尔科夫斯基的父亲收到那个人写的信时,还亲自来了一趟,后才被迫回家。 工作经历 1877年秋,齐奥尔科夫斯基通过了乡村中学教师资格考试。四个月后,他被任命为卡卢加省波罗夫县一个中学的数学教师。在波罗夫县,他租了两间房子住了下来,房东是一个寡妇,有一个女儿叫索科洛娃。齐奥尔科夫斯基自己搞了一个实验室,一边教书,一边开始独立的研究工作。后来他与索科洛娃结了婚。 1881年,齐奥尔科夫斯基对气体理论进行了大量思考和研究,并完成了一篇论文,送交彼得堡的物理和化学学会。学会的科学家看到齐奥尔科夫斯基的论文后十分惊讶。因为论文的内容和结论完全正确,但这一问题早在二十多年前就已得到了圆满解决。科学家们没有把这个年轻人看作是骗子或剽窃者。他们认为:这位年轻学者可能与外界缺乏联系,并不知道他的 发现 已经问世多年了。著名科学家门捷列夫给齐奥尔科夫斯基写了一封措辞谨慎的信,对他的工作和成绩表示赞赏,还对他进行鼓励,希望他将来取得更大成果。 1892年,齐奥尔科夫斯基的研究兴趣转到飞艇上来。他曾发表了多篇有关飞艇的论文,提出了全金属硬式飞艇的设想。这段时间他还研究过飞机,但由于经费不足,实验工作无法开展。这使他认识到,像飞艇或者飞机这类大型的工程问题,靠一个人在业余时间里摸索,很难得到有实际意义的成果。因此他觉得还是应当做一些理论研究工作。这时,他开始把主要精力投入到太空飞行研究上。 太空理论 在齐奥尔科夫斯基一生中,他最感兴趣、花费精力最多、取得成就最大的领域是航天。在很小的时候,有关星际航行的问题已经开始强烈地吸引着他。他在1911年回忆说: 在过去很长时间里,我也和其他人一样,认为火箭不过是一种少有用途的玩具。我已很难准确回忆起我是怎样开始计算有关火箭的问题。对我来说,第一颗太空飞行思想的种子是由儒勒·凡尔纳的幻想小说播下的,它们在我的头脑里形成了确定的方向。我开始把它作为一种严肃的活动。 在莫斯科求学期间,齐奥尔科夫斯基就开始思索实现太空飞行的方法。16岁那年,他忽然想到利用离心力。这使他极度兴奋,以为发现了通向星际空间的道路。他后来回忆说: 当时我简直高兴得发狂,那一晚我整夜都无法入睡。我慢慢地在莫斯科的大街上徘徊,一直思考着这一发现的伟大意义。但到了第二天黎明,我终于认识到我的推理是错误的。 1882年,他在自学过程中掌握了牛顿第三定律。这个看似简单的作用与反作用原理突然使他。他在3月28日的日记中写道: 如果在一只充满高压气体的桶的一端开一个口,气体就会通过这个小口喷射出来,并给桶产生反作用力,使桶沿相反的方向运动。 这段话就是对火箭飞行原理的形象描述。 齐奥尔科夫斯基既是一个踏实的科学家,也是一个热情的探索者。他在一篇名为《太空火箭工作:1903-1927年》的文章中,系统总结了他在火箭和航天学研究过程中所做的工作和取得的成就。然后,他对航天的未来发展阶段进行了展望。这些阶段包括:火箭汽车、火箭飞机、人造卫星、载人飞船、空间工厂、空间基地、太阳能的充分利用、外太空旅行、行星基地,以及恒星星际飞行等。他在文章中提出的在飞船中利用植物生产食物和氧气、依靠旋转产生重力、更好地利用太阳能等思想至今仍是航天领域的研究方向。 十月革命 改变了齐奥尔科夫斯基的生活和研究条件,他的社会地位也有了很大提高。1919年他被选为科学院的会员,1921年苏维埃联邦社会主义共和国人民委员会会议决定给予他个人特殊养老金。从那时起,他更加勤奋地专心于航天学的研究。 十月革命 前,齐奥尔科夫斯基共写出了130篇论文,以后却写出了450余篇。更为重要的是,在他的论文和著作的影响下,一批火箭和航天爱好者走上了航天探索的道路。他的成就也被欧美广泛承认,德国航天先驱奥伯特曾在致齐奥尔科夫斯基的信中说: 您已经点燃了火炬,我们绝不会让它熄灭。让我们尽最大的努力,以实现人类最伟大的梦想。 但是,他仍然不满足于已经取得的巨大成就。他在1931年写道: 儿童时代以来,严重的耳聋使我完全不顾及日常的生活方式,也因此缺少“交际”。这也许是我到了68岁仍然进展缓慢,没有取得真正成功的原因。沉思、计算和实验构成了我的全部生活。我的住房底层的车间始终陪伴着我。即使由于火灾和洪水将其摧毁,我也很快把它恢复起来……重大的问题还远未解决,我还有足够的能力或者健康允许我把这些思想变成现实吗? 随着世界范围内火箭和太空飞行研究热潮的兴起,齐奥尔科夫斯基的名望在迅速增长。1932年在他75周岁生日时,苏联的各大报纸和杂志都刊登了有关他的事迹和科学成就的长篇文章,也向他发去了生日贺电,一时间这位老人成了苏联杰出的人民英雄。他在新的时代里感到充满了希望。他在给斯大林的信中表达了他的兴奋之情: 我在航空、火箭和太空飞行方面的一切工作都是为了和苏维埃政府--人类文化发展的卓越领袖。我充分相信在他们的领导下,一定能够成功地完成这些伟大的事业 。 免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。
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