一颗死星遭遇黑洞会怎样?暂时唤醒“僵尸恒星”

2018-09-04 08:55 网易科技

  据国外媒体报道,依据最新一项研究报告,当一颗死星遭遇一个黑洞会怎样?答案是黑洞会暂时唤醒“僵尸恒星”。 一支科学家小组对白矮星如何与中等质量黑洞(太阳质量的1000-10000倍)发生交互作用进行了深入研究,白矮星被认为是较大恒星耗尽燃料后形成的小而密集天体。研究结果显示,这些白矮星可以在类似超新星的爆炸中重新激活,产生较重元素,也许未来有一天,物理学家能够观测到这些爆炸的结果。

插图来自于 NASA JPL/Caltech

  研究报告作者在《天体物理学杂志》上发表研究报告称,中等质量黑洞对白矮星的潮汐干扰是复杂而剧烈的宇宙事件,能够产生重要的电磁和潜在可观测到的引力波能量。

  研究人员对这两个天体的彼此相互作用进行了物理模拟,他们指出,这些模拟依据于大量的计算能力,需要了解交互系统中所有运动物质、磁性、辐射和重力。我们并不考虑这项研究中的磁场或者辐射,但该过程包括一个完整核子反应效果,以及黑洞引力作用,不仅涉及到英国物理学家、天文学家艾萨克⋅牛顿(Isaac Newton)提出的最简单物理法则,还涉及到物理学家阿尔伯特⋅爱因斯坦(Albert Einstein)的广义相对论。

  在研究小组的所有计算中,这两个天体之间的近距离接触会导致白矮星发生核反应,这些爆炸很像Ia类型超新星,是由白矮星从较重的寄主天体吸走物质,然而在它们的表面发生爆炸形成的。但在这种情况下,黑洞对白矮星的强烈引力作用导致了爆炸。这些核聚变事件可能导致更重的元素产生,特别是钙或者铁。从本质上讲,这就像是恒星被暂时重新激活。

  这些相互作用可能会导致引力波爆发,就像LISA探测器探测到的,但是这些信号非常罕见。研究报告作者指出,尽管这些信号属于LISA探测器观测的频段范围,但是它们的振幅非常小,除非在(大约33000-333000光年)的源距范围内,它们不太可能被观测到,如果目前对白矮星至中等质量黑洞的瓦解速度分析是正常的,它们将是极其罕见的天文事件。

  美国自然历史博物馆、纽约市立大学教授萨维克⋅福特(K.E。 Saavik Ford)称,这是一项非常好的天文研究,它将潜在解释一种独特的“瞬变现象”或者暂时来源,一种出现之后又消失的来源,它包含着大量钙,但包含的铁或者镍含量却没有我们在典型白矮星生成Ia类型超新星中所预期的那么多。超新星爆炸产生大量铁,但有时天文学家发现该过程产生较少的铁和较多的钙,很可能白矮星-黑洞遭遇事件导致这种现象。

  但是萨维克教授指出,还有其他方法可以制造“富钙瞬变物(calcium-rich transients)”,这是科学家们还没有想到的。她还表示,这种模拟在最猛烈时刻过后几秒钟就结束了,而我们观察超新星用了几个月的时间,实际情况可能比研究预测的更加复杂。

  然而,这项研究也可能提供另一种潜在发现中等质量黑洞的方法,正如我们所写的,这里有令人信服的证据,但是没有什么是真正令人感到震惊的。指出是否这些中等质量黑洞是否真实存在,中等质量黑洞是指质量超过较重恒星,比星系中心超大质量黑洞更轻的黑洞。目前,“雨燕”望远镜可能已探测到中等质量黑洞与白矮星之间的相互作用,它们相互形成叫做GRB060218的伽马射线暴。

责编:陶文冬
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