宇宙中質量最大的恆星通常會在稱為超新星的壯觀爆炸中結束生命，然後坍縮成黑洞。但一顆巨大的恆星似乎遇到了截然不同的命運。它沒有爆炸，而是離巨大的黑洞太近了。它把它撕碎並一塊一塊地吞噬
這個場景最能描述這一新發現。 自然天文學 研究描述了有史以來從超大質量黑洞中看到的最強大、最遙遠的耀斑。 ZTF 於 2018 年首次發現了該天體，ZTF 是一項由美國國家科學基金會 (NSF) 資助、在加州理工學院帕洛瑪天文台進行的天空調查。美國國家科學基金會資助的加州理工學院項目卡塔利娜實時瞬態調查也對它進行了跟踪。耀斑變得明顯更亮——在短短幾個月內亮了 40 倍——並且在峰值時比任何黑洞耀斑都亮。此前已在最大強度下觀測過多達 30 次，它發出 10 萬億個太陽的光芒。
一睹早期宇宙的風采
負責的黑洞是活躍星系核（AGN），這是一種主動吸收周圍物質的黑洞。 AGN 被稱為 J2245+3743，估計質量是太陽的 5 億倍，距離地球約 100 億光年，因為光需要時間才能穿越如此遙遠的距離。因此，天文學家認為這一事件發生在宇宙還非常年輕的時候。
研究作者馬修·格雷厄姆說：“這種力量表明這個物體非常遙遠而且非常明亮。”加州理工學院天文學研究教授兼 ZTF 項目科學家表示：“這與我們見過的任何活動星系核都不同。”
儘管耀斑正在慢慢消退，但天文學家仍在繼續觀察它。在這段距離上，時間的流逝方式有所不同。這種現像被稱為宇宙時間膨脹。正如格雷厄姆解釋的那樣：“當光穿過不斷擴大的空間到達我們時，它的波長也會隨著時間而擴大。”這就是為什麼 ZTF 和 Catalina 等長期天空觀測如此重要的原因。 “這裡的七年就是兩年。我們正在考慮以四分之一的速度進行比賽，”他補充道。
一顆被撕裂的星星
揭示造成這次非同尋常爆炸的原因。研究人員測試了各種可能性。並確定最可能的原因是潮汐破壞事件（TDE）。當一顆恆星距離超大質量黑洞太近時，就會發生潮汐現象。並被其巨大的重力撕裂。恆星物質逐漸被吸引和使用 由於來自 J2245+3743 的耀斑仍然可見，天文學家認為黑洞處於上午中旬。 “就像一條魚在鯨魚管中游了一半，”格雷厄姆說。
如果這個描述正確的話，這顆注定滅亡的恆星的質量將至少是太陽的 30 倍，太陽是已知最大潮汐發生事件的先前記錄保持者。它的綽號是“可怕的芭比”，質量大約是太陽的 30 倍，所涉及的恆星質量僅為太陽的 3 到 10 倍。
黑洞的進食盤內發生了罕見的事件。
大約 100 個已知的 TDE 不會發生在 AGN 系統內，該系統被一個緻密的旋轉物質盤包圍，為中心黑洞提供物質。這些明亮的環境常常隱藏其他事件，使得 TDE 難以檢測。然而，J2245+3743 的純粹亮度顯然使其脫穎而出。
起初，天文學家沒有發現任何異常現象。當2018年首次發現該物體時，帕洛馬天文台200英寸海爾望遠鏡獲得的光譜沒有顯示出任何特殊特徵，但到2023年，耀斑逐漸消退。消退速度比預期慢 夏威夷 WM 凱克天文台的後續光譜揭示了活動星系核的極端光度。
確認有史以來最亮的耀斑
來自紐約市立大學 (CUNY) 研究生中心、曼哈頓社區學院和美國自然歷史博物館 (AMNH) 的合著者 KE Saavik Ford 表示：“首先，證明這個極端物體確實如此明亮非常重要。”福特解釋說，一種選擇是將耀斑直接投射到地球上。但美國宇航局過去的廣域紅外勘測（WISE）任務的數據排除了這一可能性。在排除所有其他可能性後，研究小組得出結論：J2245+3743 是迄今為止所見過的最亮的黑洞。
福特指出：“如果使用阿爾伯特·愛因斯坦著名的公式 E = mc2 將我們的整個太陽轉化為能量，這就是自我們開始觀察火焰以來從火焰中流出的能量。”
超新星對恆星的破壞是空前的。
在檢查了破紀錄的火焰強度後，研究人員一直在探索其起源。 “超新星的亮度不足以解釋這一點，”福特說。最一致的解釋是超大質量黑洞慢慢衰變成太空。撕碎一顆巨大的恆星。
福特繼續說道：“這麼大的恆星很難找到。但我們認為活動星系核盤中的恆星可以變得更大。盤中的物質被傾倒到恆星上。這給了它們更多的質量。”
尋找更多宇宙巨人
發現黑洞吞噬如此大質量的恆星，這表明類似的事件可能發生在宇宙的其他地方。研究團隊計劃進一步搜索 ZTF 數據以找到其他示例。未來的天文台，例如美國國家科學基金會和能源部的維拉·C·魯賓天文台，也可能會發現更多的大型潮汐瓦解事件。
格雷厄姆說：“如果沒有 ZTF，我們一開始就不會發現這種罕見的事件。” “我們使用 ZTF 觀察天空已有七年了。因此，當我們看到某些事物爆發或發生變化時，我們可以看到它過去發生了什麼以及它將如何演變。”
這一發現背後的團隊
這項名為“超大質量黑洞記錄的極端發光耀斑”的研究得到了美國國家科學基金會、西蒙斯基金會、美國宇航局和德國研究基金會的支持。共同作者包括加州理工學院研究人員 Andrew Drake、Yuanze Ding（MS ’25）、Mansi Kasliwal（PhD ’11）、Sam Rose、Jean Somalwar（現為加州大學伯克利分校博士後）、George Djorgovski、Shri Kulkarni 和 Ashish Mahabal；加州理工學院 IPAC 天文學中心的 Tracy Chen 和 Steven Groom；和美國宇航局噴氣推進實驗室（由加州理工學院管理）的丹尼爾·斯特恩。其他貢獻者包括 Barry McKernan（紐約市立大學研究生中心、曼哈頓社區學院和 AMNH）； Matteo Cantiello（熨斗研究所和普林斯頓大學）；邁克·科斯（尤里卡科學公司）； Raffaella Margutti（加州大學伯克利分校）； Phil Wiseman（英國南安普頓大學）； Patrick Veres（德國魯爾大學）；和埃里克·貝爾姆（華盛頓大學）。
加州理工學院的 ZTF 由 NSF 和國際合作夥伴資助。在 Heising-Simons 基金會和加州理工學院的額外支持下，數據由加州理工學院的 IPAC 處理和存儲，NASA 通過近地天體觀測計劃資助 ZTF 搜索近地天體。
