觀看黑洞在瘋狂的新模擬中將恒星撕成碎片

巨大黑洞在像我們自己的銀河系這樣的星系中心，人們偶爾會咀嚼附近的恒星。

這導致了一個戲劇性和復雜的過程，因為恒星向超大質量墜落黑洞是意大利面然后撕成碎片。由此產生的煙花被稱為潮汐破壞事件。

在一個新研究今天發表于《天體物理學雜志快報》，我們已經制作了迄今為止最詳細的模擬，說明這個過程在一年的時間里是如何演變的。

一個黑洞撕裂了太陽

美國天文學家杰克·希爾斯（Jack G. Hills）和英國天文學家馬丁·里斯（Martin Rees）在1970年代和80年代首次提出了潮汐破壞事件的理論。

里斯理論預言來自恒星的一半碎片將仍然與黑洞結合，與自身碰撞形成一個被稱為黑洞的熾熱、發光的物質漩渦。吸積盤.光盤會很熱，它應該輻射大量的 X 射線。

但出乎所有人意料的是，迄今為止發現的100多個候選潮汐破壞事件中，大多數被發現主要在可見光波長下發光，而不是X射線。

在碎片中觀察到的溫度僅為10,000攝氏度。這就像一個適度溫暖的星星，而不是超大質量黑洞周圍的熱氣體預期的數百萬度。

更奇怪的是推斷出的黑洞周圍發光物質的大小：比我們的太陽系大幾倍，并且以光速的百分之幾迅速從黑洞膨脹。

鑒于即使是一百萬太陽質量的黑洞也只比我們的太陽大一點，從觀測中推斷出的發光物質球的巨大尺寸完全令人驚訝。

雖然天體物理學家推測，在破壞過程中，黑洞必須以某種方式被物質窒息，以解釋X射線發射的缺乏，但迄今為止，還沒有人能夠證明這實際上是如何發生的。這就是我們模擬的用武之地。

啜飲和打嗝

黑洞是亂七八糟的食客——就像一個五歲的孩子拿著一碗意大利面一樣。恒星最初是一個緊湊的物體，但會變成意大利面條：被黑洞的極端潮汐拉伸成一條又長又細的線。

當現在被撕碎的恒星中的一半物質被吸向黑洞時，實際上只有1%的物質被吞下。其余的最終被從黑洞中吹走一種宇宙的“打嗝”.

用計算機模擬潮汐破壞事件是很困難的。牛頓萬有引力定律在超大質量黑洞附近不起作用，因此必須包括愛因斯坦的所有奇怪而奇妙的效應廣義相對論.

但努力工作是博士生的目的。我們最近的畢業生大衛·利普泰（David Liptai）開發了一種新的愛因斯坦方式模擬方法，該方法使團隊能夠通過向最近的黑洞的大方向投擲毫無戒心的恒星來進行實驗。你甚至可以自己動手.

從這里的視頻中可以看到，由此產生的模擬是第一個顯示從啜飲到打嗝的整個潮汐破壞事件的模擬。

他們跟隨恒星的意大利面條化，直到碎片落回黑洞上，然后近距離接近，將溪流變成像蠕動的花園軟管一樣的東西。模擬在首次暴跌后持續一年多。

花了一年多的時間才在其中一個上運行澳大利亞最強大的超級計算機.縮小的版本如下所示：

我們發現了什么？

令我們非常驚訝的是，我們發現落入黑洞的1%的物質會產生如此多的熱量，它為極其強大且幾乎呈球形的流出提供動力。（有點像那次你吃了太多咖喱，原因大致相同。

黑洞根本吞不下那么多，所以它無法吞咽的東西會窒息中央發動機并被穩步甩開。

當像我們的望遠鏡一樣觀察它們時，模擬可以解釋很多。原來以前的研究人員關于窒息是正確的.它看起來像這樣：

新的模擬揭示了為什么潮汐破壞事件看起來確實像一顆太陽系大小的恒星，以光速的百分之幾膨脹，由內部的黑洞提供動力。事實上，人們甚至可以稱其為”黑洞太陽".

丹尼爾·普萊斯，天體物理學教授，莫納什大學

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