莫纳什大学(Monash University)的天文学家们在理解那些离星系中心超大质量黑洞太近的恒星的戏剧性命运方面取得了突破。

通过创新的模拟，由Daniel Price教授和来自物理与天文学院的前学生David Liptai领导的一个国际研究小组捕捉到了这些恒星如何被黑洞撕裂和消耗的复杂过程，为在这些灾难性事件中观察到的神秘光学和紫外线发射提供了新的见解。

普莱斯教授说:“这是第一次对一颗恒星被一个超大质量黑洞潮汐破坏的自一致模拟，随后是由此产生的碎片在一年的时间里的演变。”

“我们的模拟为超大质量黑洞附近恒星的最后时刻提供了一个新的视角，”他说。

“通过捕捉碎片的完整演变，我们可以尝试将模拟与越来越多的观测到的恒星粉碎事件联系起来，这些事件是通过望远镜调查确定的。”

发表在《天体物理学杂志通讯》上的这项研究是天体物理学向前迈出的重要一步，为研究极端引力场下物质的行为以及恒星和黑洞的生命周期开辟了新的途径。

当一颗恒星过于靠近超大质量黑洞时，强烈的引力会将其拉开，这一过程被称为潮汐破坏事件(TDE)。恒星的碎片形成了一股流，最终为黑洞提供了养分。恒星的碎片在黑洞周围形成了一个旋转的圆盘，在电磁波谱上发出强烈的辐射。然而，人们对tde的许多方面仍然知之甚少。

新的模拟表明，这些碎片在黑洞周围形成了一个不对称的气泡，对能量进行再加工，产生了观测到的温度更低、亮度更弱、气体速度为1万至2万公里/秒的光曲线。

“这项研究有助于解释观察到的tde的几个令人困惑的特性，”Price教授说。“一个很好的类比是人体:当我们吃午餐时，我们的体温变化不大，这是因为我们将午餐的能量重新加工成红外波长。TDE是类似的，我们基本上看不到黑洞胃里的气体，因为它被以光学波长重新发射的物质所覆盖。我们的模拟显示了这种窒息是如何发生的。”

新模拟解释的其他谜团包括:

• 为什么潮汐破坏事件是在光学波段而不是x射线波段观测到的x射线应该来自于吸积变成一个超大质量黑洞。
• 为什么观测到的温度是co与恒星的光球一致的，而不是预期的热吸积盘。
• 为什么观察到的恒星粉碎事件比黑洞有效吞噬物质的模型所预期的要微弱。
• 为什么观测事件的光谱发现物质以光速的百分之几(1 - 20000千米/秒)向我们膨胀。

研究小组使用先进的平滑粒子流体力学代码Phantom，结合广义相对论效应来精确模拟恒星和碎片的动力学。

这种细节水平对于捕捉恒星破裂期间和之后发生的复杂相互作用和能量耗散过程至关重要。

普莱斯教授说:“这些发现证实了爱丁顿包层的理论存在，它作为发射能量的再处理层，解释了在tde期间观察到的光学和紫外线发射。”

“这个模型也为从这些事件中观察到的x射线和光曲线的差异提供了一个潜在的解释，表明不同的视角可能解释了这些差异。”

• https://www.youtube.com/watch?v=KlffYCtYxFU
• https://www.youtube.com/watch?v=bPurbeQNgvI
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