爱因斯坦探测器发射的强烈宇宙爆炸是由啃食恒星的超大质量黑洞、伽马射线暴还是全新的东西看到的？

一幅插图显示了爱因斯坦探测器以及它所目睹的强烈宇宙爆炸的两种可能的解释。 （图片来源：Robert Lea（使用 Canva 创建））

天文学家正试图了解爱因斯坦探测器（Einstein Probe）航天器去年4月发现的一次神秘宇宙爆炸。

这种高能爆炸最初归因于两颗中子星碰撞或大质量恒星死亡发出的伽马射线爆发。然而，很快，人们就出现了这种不寻常的爆炸（被命名为 EP240408A）可能是超大质量黑洞撕裂并吞噬一颗恒星的结果，这就是所谓的潮汐扰动事件 （TDE）。

然而，EP240408A拒绝符合对这些强大宇宙事件中的任何一个的预期，这开启了爱因斯坦探测器用 X 射线眼实际看到的东西是全新事物的可能性！

这个谜团挥之不去，促使一个国际天文学家团队通过大量地面和太空望远镜的观测来跟进EP240408A。这包括 NASA 的核光谱望远镜阵列 （NuSTAR） 和中子星内部成分探测器 （NICER） 仪器。

“EP240408A 满足了几种不同类型现象的一些条件，但它并没有满足任何事情的所有条件。特别是，在其他情况下很难解释短持续时间和高亮度，“团队成员、卡内基梅隆大学研究员 Brendan O'Connor 在一份声明中说。 否则，我们看到的是全新的东西！这引入了一种可能性，即EP240408A可能是一种新的罕见宇宙事件的结果，称为“喷射 TDE”。

当不幸的恒星离星系中心的超大质量黑洞太近时，就会发生 TDE。超大质量黑洞的质量相当于数百万甚至数十亿个太阳的质量，它发挥着巨大而可怕的引力影响。这会在靠得太近的恒星中产生强大的潮汐力，将它们水平挤压并垂直拉伸。这会撕裂这些恒星，在一个称为“意大利面化”的过程中将它们变成一条面条状的等离子体链。这种恒星意大利面不能直接落到黑洞上，因为它有角动量。相反，这种物质像意大利面条缠绕着叉子一样包裹着超大质量黑洞，形成一个扁平的云，称为吸积盘。这种恒星物质从吸积盘逐渐被送入中央超大质量黑洞。

图示显示一个超大质量黑洞在 TDE 中以差异撕裂一颗恒星。这个正在喷出一股伽马射线射流（图片来源：Robert Lea（使用 Canva 创建））

喷射式 TDE 被认为仅占所有 TDE 的 1% 左右。目前尚不确定是什么原因造成的。在 2023 年 10 月发表在《天体物理学期刊快报》上的另一项研究中，研究人员指出，当超大质量黑洞的旋转轴与它正在吞噬的恒星的轨道平面之间存在显着错位时，就会发生喷射 TDE。

由于黑洞的磁性使恒星物质在数周到数年内对齐，喷流从这些 TDE 中喷发，将它们与其他 99% 的类似恒星毁灭事件区分开来。

插图显示了从垂死的大质量恒星中喷发的伽马射线暴。（图片来源：Robert Lea（由 Canva 创建））

伽马射线暴于 1967 年首次被发现，天文学家可能比喷射的 TDE 更熟悉，但这并没有使它们变得不那么迷人。伽马射线暴是宇宙中能量最大的爆炸，释放的能量是太阳辐射的能量的五倍（10 后跟 18 个 0）。这被怀疑是在一颗大质量恒星死亡或两颗中子星碰撞合并时宣布恒星质量黑洞的诞生。

确定导致EP240408A的关键可能在于上述 NASA 项目之一。“NICER 能够转向天空的几乎任何部分并持续监测数周，这有助于我们理解这些不寻常的宇宙爆炸，”麻省理工学院 （MIT） 研究员兼团队成员 Dheeraj Pasham 解释说。

随着天文学家继续尝试解开这个谜团，爱因斯坦探测器有望建立更多装置。但这个团队中至少有一名研究人员对这种前景感到兴奋。“我很高兴能追寻爱因斯坦探测器的下一次奇怪爆炸，”帕沙姆说。

该团队的研究于 1 月 27 日发表在《天体物理学期刊快报》（The Astrophysical Journal Letters） 上。