天文学家发现18个新的潮汐破坏事件

当一颗恒星距离超大质量黑洞如此之近，以致潮汐力超过恒星的自重力并撕碎恒星时，就会发生潮汐破坏事件。当黑洞盛宴时，它会在整个电磁频谱中释放出巨大的能量爆发。

“大多数新来源不会出现在光学波段，”麻省理工学院卡夫利天体物理和空间研究所的研究生梅根·马斯特森说。

“如果你想从整体上了解潮汐破坏事件(TDE)并利用它们来探测超大质量黑洞的人口统计数据，你需要关注红外波段。”

马斯特森和她的同事最近通过红外观测发现了迄今为止最接近的潮汐表。

这一发现开辟了一条新的红外路线，天文学家可以通过该路线寻找活跃的黑洞。

第一次检测促使研究小组寻找更多的潮汐演化事件。

在他们的新研究中，研究人员检索了美国宇航局NEOWISE 任务的档案观察结果。

他们使用一种算法来查看任务存档的观测结果，该算法可以找出红外发射的模式——可能是红外辐射瞬时爆发的迹象。

然后，他们将标记的瞬变与 6 亿光年内所有已知附近星系的目录进行交叉引用。

他们发现红外瞬变可以追溯到大约 1000 个星系。

然后，作者放大了每个星系红外爆发的信号，以确定该信号是否来自 TDE 以外的来源，例如活跃的星系核或超新星。

在排除了这些可能性后，研究小组随后分析了剩余的信号，寻找 TDE 特征的红外模式——即先急剧上升，然后逐渐下降，反映了黑洞撕裂黑洞的过程。恒星，突然将周围的尘埃加热到大约 1,000 K，然后逐渐冷却。

该团队的分析揭示了 18 个潮汐破坏事件的明确信号。

作者对发现每个潮汐现象的星系进行了调查，发现它们发生在整个天空的一系列系统中，包括尘埃星系。

马斯特隆说：“如果你抬头仰望天空，看到一堆星系，那么潮汐瓦解事件就会在所有星系中都有代表性地发生。”

“这并不是说它们只出现在一种类型的星系中，正如人们仅根据光学和 X 射线搜索所认为的那样。”

哈佛大学教授 Edo Berger 表示：“现在可以透过尘埃进行观察并完成附近 TDE 的普查。”

“这项工作的一个特别令人兴奋的方面是大型红外调查后续研究的潜力，我很高兴看到他们将产生什么发现。”

这些新发现有助于解决潮汐演化研究中的一些重大问题。

例如，在这项工作之前，天文学家大多在一种类型的星系中观察到潮汐膨胀现象——一种星爆发后的系统，以前是一个恒星形成工厂，但后来已经定居下来。

这种星系类型很罕见，天文学家很困惑为什么潮汐瓦解事件似乎只出现在这些更罕见的系统中。

碰巧这些系统也相对没有灰尘，使得 TDE 的光学或 X 射线发射自然更容易检测。

现在，通过观察红外波段，天文学家能够在更多的星系中看到潮汐瓦解事件。

该团队的新结果表明，黑洞可以吞噬一系列星系中的恒星，而不仅仅是星暴后系统。

这些发现还解决了缺失的能源问题。物理学家从理论上预测，潮汐瓦解事件会辐射出比实际观测到的更多的能量。

但作者现在表示，灰尘可能可以解释这种差异。他们发现，如果TDE发生在尘埃星系中，尘埃本身不仅可以吸收光学和X射线发射，还可以吸收极紫外辐射，其数量相当于假定的“缺失能量”。

这 18 项新的探测结果还帮助天文学家估计特定星系中 TDE 发生的速率。

当他们将新的 TDE 与之前的探测结果相结合时，他们估计星系每 5 万年就会经历一次潮汐破坏事件。

这个比率更接近物理学家的理论预测。通过更多的红外观测，研究小组希望能够解决潮汐瓦解事件的发生率以及为其提供动力的黑洞的特性。

“人们为这些难题提出了非常奇特的解决方案，现在我们已经到了能够解决所有这些难题的地步，”麻省理工学院的艾琳·卡拉博士说。

“这让我们有信心，我们不需要所有这些奇异的物理学来解释我们所看到的。”

“我们对恒星如何撕裂并被黑洞吞噬的机制有了更好的掌握。我们正在更好地了解这些系统。”

该团队的论文发表在《天体物理学杂志》上。