危险道路上的星星为超大质量黑洞提供定期膳食

在eROSITA全天空调查中，马克斯普朗克地外物理研究所(MPE)的科学家发现了一个有趣的重复事件。在一个静止的星系中，X射线耀斑每220天重复一次，表明围绕中心黑洞运行的恒星在随后的轨道上“喂养”重力怪物。这些事件可能是探索其他星系中超大质量黑洞周围的吸积过程和重力场的有效工具。

研究结果发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

大多数星系的中心都有一个超大质量黑洞，观测表明中心黑洞和宿主星系共生生长。这些研究主要集中在“活跃”星系上，即那些中心黑洞持续吸积大量物质的星系，这些物质会升温并发出非常明亮的光芒。然而，这些活跃星系(或活跃星系核，AGN)的数量远远超过静止星系，其中更难推断核超大质量黑洞的存在。

偶尔，一颗恒星可能会在离星系的中心黑洞太近的地方徘徊，并被其强大的潮汐力破坏，这是一种所谓的“潮汐破坏事件”。这些事件导致恒星失去黑洞的物质，暂时增加重力怪物的加油速度，并在恒星物质被消耗时产生X射线耀斑。

每个星系大约每10，000年发生一次潮汐破坏事件，很少见，迄今为止大多数观测到的候选者都是一次性事件，由于恒星的破坏，只显示一次耀斑。最近，据报道，一些瞬变显示出周期性或重复性的耀斑。这可能是由于恒星有幸在第一次相遇中幸存下来。残余物没有被完全破坏，而是围绕超大质量黑洞运行，失去了部分外层，并在每次通过时为黑洞提供燃料。

“这种重复的部分破坏事件可能是探索超大质量黑洞周围吸积过程的有效工具，”MPE研究的主要作者Zhu Liu指出。“通过eROSITA，我们在一个静止的星系中发现了一个非常有趣的重复核瞬变。

在其全天空调查期间，eROSITA X射线望远镜多次观察天空中的每个位置，从而发现了星系中的高能瞬变，这些瞬变在其中心没有显示出先前活动的迹象。2021年2月发现的新来源J0456-20位于距离我们约10亿光年的一个静止星系中。它是eROSITA看到的最可变的X射线源之一，X射线通量在一周内下降了100倍。

总的来说，天文学家从源头观测了三个完整的重复X射线耀斑周期，复发时间约为220天。后续的光学观测显示了一个典型的静止星系，而重复的X射线耀斑强烈表明重复的部分潮汐破坏事件。

“我们估计围绕黑洞运行的恒星在第一次，第二次和第三次访问中分别损失了相当于太阳质量的5%，1.5%和0.5%，”MPE博士后Adam Malyali解释说。“这些损失足够小，以至于这颗恒星可以在几次部分中断事件中幸存下来。

通过与澳大利亚ATCA设施的合作，科学家们还发现了J0456-20的瞬态无线电发射，表明气体或射流的流出。结合特征性的X射线演化，有令人信服的证据证明超大质量黑洞周围吸积盘结构的变化。

“需要更多的后续观察来确定物理过程的确切细节，”eROSITA首席研究员Andrea Merloni说。“尽管如此，这种重复X射线事件的发现已经提供了确凿的证据，证明在我们银河系之外的超大质量黑洞周围有恒星处于紧密结合的轨道上。这些为在强场状态下测试广义相对论提供了理想的实验室。

eROSITA已经发现了其他重复的X射线源，例如AGN中的两次准周期性喷发。在未来，科学家们希望发现更多带有eROSITA的事件，以及即将到来的爱因斯坦探测器任务。

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