【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】2014年11月11日一个全球的望远镜网络从3亿光年的时间里接收到由潮汐引起的爆炸产生的信号——当黑洞撕裂一颗经过的恒星时，会发生电磁能量的爆炸。自从这一发现以来，天文学家已经在这个非常罕见的事件上训练了其他的望远镜，以了解黑洞如何吞噬物质并调节星系的生长。来自麻省理工学院和约翰霍普金斯大学的科学家们现在已经探测到了来自于与13天前同样的耀斑所产生的x射线非常接近的事件的无线电信号。他们相信这些无线电“回声”，与事件的x射线辐射相似超过了90%，这不仅仅是一个偶然的巧合。相反似乎是一种巨大的高能粒子射流从黑洞中涌出的证据，因为恒星物质正在下落。
例如当它正在积极地喂食时，对内部吸积流和来自超大质量黑洞的喷射的印象概念图，例如它最近被撕裂的一颗恒星。图片版权：ESO/L. Calada
麻省理工学院Kavli天体物理和空间研究中心的博士后Dheeraj Pasham说：高度相似的模式表明，从黑洞喷射出来的能量，某种程度上是受黑洞吞噬的速率控制的。这告诉我们，黑洞的摄取率控制着它所产生的射流的强度。一个营养充足的黑洞会产生一种强烈的射流，而营养不良的黑洞会产生一种弱射流，或者根本就不会产生射流。这是我们第一次看到由超大质量黑洞控制的飞机。科学家们已经怀疑黑洞喷射是由吸积率驱动的，但是他们从来没有能够从单一事件中观察到这种关系。只有在这些特殊的情况下才能做到这一点，黑洞只是坐在那里什么也不做，然后突然出现了一颗恒星，给它提供了很多能量，从本质上来说，这是研究这些东西的绝佳机会。Pasham和他的合作者，约翰霍普金斯大学的Sjoert van Velzen在本周的《天体物理学杂志》上发表了他们的研究结果。
黑洞演化理论模型的基础上结合观测遥远的星系，科学家们一般理解为潮汐中断期间所发生的事件：恒星经过接近一个黑洞，黑洞的引力产生的潮汐力星，类似于月球的煽起地球上的潮汐。然而黑洞的引力是如此之大，以至于它们可以破坏恒星，像煎饼一样拉伸和压平，最终将恒星分解成碎片。之后一阵恒星碎片雨点落下，并被吸进一个吸积盘——这是一种宇宙物质的漩涡，最终进入并滋养黑洞。这整个过程会产生巨大的能量爆发，跨越电磁波谱。科学家们在光学、紫外线和x射线波段观察到这些爆发，并且偶尔也出现在无线电频谱的末端。x射线辐射的来源被认为是吸积盘最深处的一种超热物质，它即将落入黑洞。光学和紫外线的排放很可能是由在圆盘上的物质产生的，最终会被拉进黑洞。
然而在一次潮汐中断的情况下，引起无线电辐射的原因一直是争论的焦点。无线电波来自于在磁场中运动的高能电子，这是一个成熟的过程。争论的焦点是，这些真正的高能电子是从哪里来的？一些科学家提出，在恒星爆炸后的瞬间，冲击波会向外传播，并使周围介质中的等离子粒子充满能量，而这一过程反过来会发出无线电波。在这种情况下，发射无线电波的模式与从恒星残骸中产生的x射线的模式截然不同，发现基本上挑战了这种模式。Pasham和van Velzen查阅了2014年由全球望远镜网络ASASSN(全天空自动化测量超新星)发现的潮汐中断信号所记录的数据。在最初的发现之后不久，多个电磁望远镜聚焦于这个事件，天文学家创造了ASASSN-14li。Pasham和van Velzen在180天的时间里从三架望远镜中获得了无线电数据。研究人员查阅了汇编的无线电数据，发现与此前在同一事件中观测到的x射线数据有明显的相似之处。
当他们将无线电数据与x射线数据相匹配，并将两者的相似度进行比较时，他们发现数据集最相似，相似度为90%，在13天内变化。也就是说在13天后的无线电波段中，x射线谱出现了同样的波动。耦合的唯一方式是，如果有一个物理过程，那就是将x射线产生的吸积流与辐射产生区域连接起来。从同样的数据中，Pasham和van Velzen计算出x射线发射区域的大小约为太阳的25倍，而辐射区域大约是太阳半径的40万倍。这不是巧合，很明显这个小区域产生的x射线和这个产生无线电波的大区域之间存在因果联系。研究小组提出，无线电波是由一股高能粒子喷射产生的，在黑洞开始吸收爆炸恒星的物质后不久，这些高能粒子就开始从黑洞中流出。因为射流最先形成的射流区域密度极高(密集的电子)，大部分的无线电波立即被其他电子吸收。
只有当电子在射流的下游移动时，无线电波才能够逃脱，从而产生研究人员最终探测到的信号。因此喷射流强度必须由吸积率控制，或者黑洞消耗x射线的恒星碎片的速度。最终研究结果可能会帮助科学家更好地描述射流行为的物理特性——这是模拟星系演化的基本要素。人们认为星系是通过产生新的恒星来生长的，这一过程需要非常冷的温度。当黑洞喷射出一束粒子时，它实际上会加热周围的星系，暂时停止恒星的生产。该团队对射流生产和黑洞吸积的新见解可能有助于简化星系演化的模型。如果黑洞的摄取率与它释放能量的速率成正比，如果这对每个黑洞都有效，这是一个简单的方法，可以在模拟星系演化过程中使用，因此这暗示了更大的图景。
知识：科学无国界，博科园-科学科普
参考：天体物理期刊
内容：经“博科园”判定符合今主流科学
来自：麻省理工学院
编译：中子星
审校：博科园
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