超大质量黑洞的引力捕获的恒星-幸存下来！

天文学家可能已经发现了一种新的生存故事：一颗恒星，它的刷子上有一个巨大的黑洞，并且通过惊叹于X射线来讲述这个故事。来自美国宇航局钱德拉X射线天文台和欧洲航天局XMM-牛顿的数据揭示了一个起因，其原因是一颗红色的巨型恒星在离地球约2.5亿光年的银河系中徘徊太近，接近一个超大质量黑洞。黑洞位于一个名为GSN 069的星系中，其质量约为太阳的400,000倍，处于超大质量黑洞规模的较小端。
X射线：NASA / CXO / CSIC-INTA / G.Miniutti等；插图：NASA / CXC / M。魏斯;

天文学家可能已经发现了一种新的生存故事：一颗星上有一个带有巨大黑洞的刷子，并且活着通过X射线的感叹来讲述这个故事。

来自美国宇航局钱德拉X射线天文台和欧洲航天局XMM-牛顿的数据揭示了一个起因，其原因是一颗红色的巨型恒星在离地球约2.5亿光年的银河系中徘徊得太近，接近一个超大质量黑洞。黑洞位于一个名为GSN 069的星系中，其质量约为太阳的400,000倍，处于超大质量黑洞的天平的小端。

一旦黑洞的引力捕获了红色巨星，就将含有氢的恒星的外层剥去，并朝黑洞倾斜，将恒星的核（称为白矮星）抛在身后。

“在我对X射线数据的解释中，白矮星幸存了下来，但没有逃脱，”执行这项研究的英国莱斯特大学的安德鲁·金说。“它现在被困在黑洞周围的椭圆轨道上，大约每九小时绕一圈。”

当白矮星几乎每天绕轨道运行三次时，黑洞将以最接近的方式将物质拉出（距离黑洞不超过事件视界半径的15倍（无返回点））。恒星碎屑进入围绕黑洞的盘中，并释放出钱德拉和XMM-牛顿可以检测到的X射线爆发。此外，金预测，黑洞和白矮星对将发射引力波，特别是在它们的最近点。

恒星及其轨道的未来将是什么？引力波和失去质量的恒星的增大共同作用的结果，应该会使轨道变得更圆并增大。在这种情况下，质量损失的速度稳定地减慢，并且白矮星逐渐远离黑洞旋转。

“它将努力逃脱，但没有逃脱。黑洞将越来越慢地吞噬它，但永远不会停止。”金说。“原则上，这种质量损失将持续到甚至在白矮星成为行星之后，大约一万亿年之内，其质量类似于木星。对于宇宙来说，这将是一个非常缓慢和令人费解的方式！”

天文学家已经发现许多恒星由于遇到黑洞而被完全撕裂（所谓的潮汐破坏事件），但几乎没有报道说有遗漏的案例，恒星很可能幸免于难。

考虑到宇宙交通模式的统计数据，这样的掠食遭遇比直接碰撞更为普遍，但是由于一些原因，它们很容易被错过。首先，可能需要一颗质量更大，尚存的恒星太久才能完成绕黑洞的轨道，天文学家才能看到它们反复爆发。另一个问题是，比GSN 069中的质量大得多的超大质量黑洞可能直接吞噬一颗恒星，而不是该恒星掉入周期性失去质量的轨道。在这种情况下，天文学家将不会观察到任何东西。

“从天文角度来讲，只有我们目前的望远镜能够在短短的大约2000年时间内看到此事件，”金说。“因此，除非我们非常幸运地抓住了这个，否则我们可能还会遗漏更多。这样的遭遇可能是黑洞扩大到GSN 069的黑洞的主要方式之一。”

金预言白矮星的质量只有太阳质量的十分之二。如果白矮星是红色巨星的核心，而红色巨星的氢被完全剥夺，那么它应该富含氦气。氦可能是在红色巨人的进化过程中通过氢原子的融合而产生的。

金说：“令人惊奇的是，可以推断出2.5亿光年远的小恒星的轨道，质量和组成。”

金根据自己的情况做出了预测。由于白矮星离黑洞非常近，因此广义相对论的影响意味着轨道轴的方向应该摆动或“进动”。此摆动应每两天重复一次，并且在足够长的观察时间内可能可以检测到。

描述这些结果的论文发表在2020年3月的《皇家天文学会月刊》上。美国国家航空航天局（NASA）的马歇尔太空飞行中心（Marshall Space Flight Center）管理钱德拉（Chandra）计划。史密森尼天文观测台的钱德拉X射线中心控制着剑桥和马萨诸塞州伯灵顿的科学和飞行业务。

参考：2020年2月7日，安德鲁·金（Andrew King）撰写的“ GSN 069 –怀念附近的潮汐破坏”，皇家天文学会月报。DOI：
10.1093 / mnrasl / slaa020arXiv：
2002.00970