美国宇航局的行星搜寻凌日外行星探测卫星(TESS)第一次观察到一个黑洞在一个被称为潮汐扰乱事件的灾难性现象中撕裂一颗恒星。美国国家航空航天局尼尔·格里尔斯·斯威夫特天文台和其他机构的后续观测已经对这些恒星毁灭事件的早期时刻进行了最详细的观察。
加利福尼亚帕萨迪纳卡内基天文台的卡内基研究员托马斯·霍莉恩说:“苔丝的数据让我们准确地看到了这场被称为ASASSAN-19bt的破坏性事件何时开始变得更加明亮,这是我们以前从未能够做到的。”。“因为我们通过基于地面的超新星全天空自动测量(ASAS-SN)快速确定了潮汐中断,我们能够在最初几天触发多波长后续观测。早期数据将对模拟这些爆发的物理过程非常有帮助。”
由霍莉恩领导的一篇描述这些发现的论文发表在2019年9月27日出版的《天体物理学杂志》上,现在可以在网上查阅。
当恒星离黑洞太近时,强烈的潮汐会将它分裂成一股气流。溪流的尾部脱离了系统,而其余部分则绕着黑洞摆动,周围是一片碎片。这段视频包括由美国宇航局的凌日系外行星探测卫星(TESS)和斯威夫特任务拍摄的名为ASASSAN-19bt的潮汐中断事件的图像,以及显示该事件如何展开的动画。
1月29日,总部设在哥伦布俄亥俄州立大学(OSU)的全球20台机器人望远镜网络ASAS-锡发现了这一事件。Holoien在智利拉斯坎帕纳斯天文台工作时,收到了该项目的南非仪器发出的警报。Holoien很快就用ASASSAN-19bt训练了两台拉斯坎帕纳斯望远镜,然后要求斯威夫特、欧空局(欧洲航天局)XMM-Newton和全球拉斯坎帕雷斯天文台网络中的地面1米望远镜进行后续观测。
然而,苔丝并不需要行动号召,因为它已经在关注同一个领域。行星猎人一次监视大片天空,称为扇区,持续27天。这张长长的视图允许TESS观察凌日,即恒星亮度的周期性下降,这可能表明行星在轨道上运行。
当卫星在2018年7月开始科学运行时,ASAS-锡开始花更多的时间观察苔丝扇区。天文学家预计TESS可以从短暂的恒星爆发中捕捉到最早的光线,包括超新星和潮汐中断。苔丝第一次看到ASASSAN-19bt是在1月21日,比事件发生前一周还亮,ASASSN锡发现了它。然而,这颗卫星只每两周向地球传输一次数据,一旦接收到数据,就必须在美国宇航局位于加利福尼亚州硅谷的艾姆斯研究中心进行处理。因此,直到3月13日,关于潮汐扰动的第一批TESS数据才可用。这就是为什么获得对这些事件的早期后续观察取决于ASAS-锡纳等地面调查的协调。
幸运的是,干扰也发生在TESS的南部连续观察区,那里总是能看到卫星的四个摄像头之一。(苔丝在7月底转而监测北部天空。ASASSAN-19bt的位置使得Holoien和他的同事能够在几个部门跟踪这一事件。如果它发生在这个区域之外,TESS可能已经错过了爆发的开始。
“早期的TESS数据让我们能够看到离黑洞非常近的光,比我们以前看到的要近得多,”帕特里克·瓦莱里说,他是OSU的合著者和国家科学基金会研究生研究员。“他们还向我们展示了ASASSAN-19bt的亮度上升非常平稳,这有助于我们判断这是一次潮汐中断,而不是另一种爆发,比如从星系中心或超新星爆发。”
霍莉恩的团队使用斯威夫特的紫外线数据——这是迄今为止最早的潮汐扰动数据——来确定气温在几天内下降了约50%,从华氏71,500度降至35,500度(摄氏40,000度至20,000度)。霍莉恩说,这是潮汐中断中首次出现如此早期的温度下降,尽管有一些理论预测到了这一点。
这类事件更典型的是斯威夫特和XMM-Newton看到的低水平的x光辐射。科学家们并不完全理解为什么潮汐中断会产生如此多的紫外线辐射和如此少的x光。
斯威夫特的校长布拉德利·岑科说:“人们提出了多种理论——也许光线会穿过新产生的碎片并失去能量,或者圆盘离黑洞的距离比我们最初想象的要远,光线不会受到物体极度重力的影响。