觀看黑洞在瘋狂的新模擬中將恒星撕成碎片

巨大黑洞在像我們自己的銀河系這樣的星系中心，人們偶爾會(huì)咀嚼附近的恒星。

這導(dǎo)致了一個(gè)戲劇性和復(fù)雜的過程，因?yàn)楹阈窍虺筚|(zhì)量墜落黑洞是意大利面然后撕成碎片。由此產(chǎn)生的煙花被稱為潮汐破壞事件。

在一個(gè)新研究今天發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》，我們已經(jīng)制作了迄今為止最詳細(xì)的模擬，說明這個(gè)過程在一年的時(shí)間里是如何演變的。

一個(gè)黑洞撕裂了太陽

美國天文學(xué)家杰克·希爾斯（Jack G. Hills）和英國天文學(xué)家馬丁·里斯（Martin Rees）在1970年代和80年代首次提出了潮汐破壞事件的理論。

里斯理論預(yù)言來自恒星的一半碎片將仍然與黑洞結(jié)合，與自身碰撞形成一個(gè)被稱為黑洞的熾熱、發(fā)光的物質(zhì)漩渦。吸積盤.光盤會(huì)很熱，它應(yīng)該輻射大量的 X 射線。

但出乎所有人意料的是，迄今為止發(fā)現(xiàn)的100多個(gè)候選潮汐破壞事件中，大多數(shù)被發(fā)現(xiàn)主要在可見光波長下發(fā)光，而不是X射線。

在碎片中觀察到的溫度僅為10,000攝氏度。這就像一個(gè)適度溫暖的星星，而不是超大質(zhì)量黑洞周圍的熱氣體預(yù)期的數(shù)百萬度。

更奇怪的是推斷出的黑洞周圍發(fā)光物質(zhì)的大小：比我們的太陽系大幾倍，并且以光速的百分之幾迅速從黑洞膨脹。

鑒于即使是一百萬太陽質(zhì)量的黑洞也只比我們的太陽大一點(diǎn)，從觀測中推斷出的發(fā)光物質(zhì)球的巨大尺寸完全令人驚訝。

雖然天體物理學(xué)家推測，在破壞過程中，黑洞必須以某種方式被物質(zhì)窒息，以解釋X射線發(fā)射的缺乏，但迄今為止，還沒有人能夠證明這實(shí)際上是如何發(fā)生的。這就是我們模擬的用武之地。

啜飲和打嗝

黑洞是亂七八糟的食客——就像一個(gè)五歲的孩子拿著一碗意大利面一樣。恒星最初是一個(gè)緊湊的物體，但會(huì)變成意大利面條：被黑洞的極端潮汐拉伸成一條又長又細(xì)的線。

當(dāng)現(xiàn)在被撕碎的恒星中的一半物質(zhì)被吸向黑洞時(shí)，實(shí)際上只有1%的物質(zhì)被吞下。其余的最終被從黑洞中吹走一種宇宙的“打嗝”.

用計(jì)算機(jī)模擬潮汐破壞事件是很困難的。牛頓萬有引力定律在超大質(zhì)量黑洞附近不起作用，因此必須包括愛因斯坦的所有奇怪而奇妙的效應(yīng)廣義相對論.

但努力工作是博士生的目的。我們最近的畢業(yè)生大衛(wèi)·利普泰（David Liptai）開發(fā)了一種新的愛因斯坦方式模擬方法，該方法使團(tuán)隊(duì)能夠通過向最近的黑洞的大方向投擲毫無戒心的恒星來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。你甚至可以自己動(dòng)手.

從這里的視頻中可以看到，由此產(chǎn)生的模擬是第一個(gè)顯示從啜飲到打嗝的整個(gè)潮汐破壞事件的模擬。

他們跟隨恒星的意大利面條化，直到碎片落回黑洞上，然后近距離接近，將溪流變成像蠕動(dòng)的花園軟管一樣的東西。模擬在首次暴跌后持續(xù)一年多。

花了一年多的時(shí)間才在其中一個(gè)上運(yùn)行澳大利亞最強(qiáng)大的超級計(jì)算機(jī).縮小的版本如下所示：

我們發(fā)現(xiàn)了什么？

令我們非常驚訝的是，我們發(fā)現(xiàn)落入黑洞的1%的物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生如此多的熱量，它為極其強(qiáng)大且?guī)缀醭是蛐蔚牧鞒鎏峁﹦?dòng)力。（有點(diǎn)像那次你吃了太多咖喱，原因大致相同。

黑洞根本吞不下那么多，所以它無法吞咽的東西會(huì)窒息中央發(fā)動(dòng)機(jī)并被穩(wěn)步甩開。

當(dāng)像我們的望遠(yuǎn)鏡一樣觀察它們時(shí)，模擬可以解釋很多。原來以前的研究人員關(guān)于窒息是正確的.它看起來像這樣：

新的模擬揭示了為什么潮汐破壞事件看起來確實(shí)像一顆太陽系大小的恒星，以光速的百分之幾膨脹，由內(nèi)部的黑洞提供動(dòng)力。事實(shí)上，人們甚至可以稱其為”黑洞太陽".

丹尼爾·普萊斯，天體物理學(xué)教授，莫納什大學(xué)

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