科学家们利用美国国家航空航天局（NASA）的尼尔-盖尔斯-斯威夫特天文台（Neil Gehrels Swift Observatory），在一个遥远的星系中发现了一个黑洞，它似乎正在反复吞噬一颗类似太阳的恒星的一部分。这一突破性发现得益于一种分析天文台 X 射线望远镜（XRT）数据的新方法。
在这幅艺术家的构想图中，一个超大质量黑洞从一颗太靠近的恒星上吸走了一股气体。美国国家航空航天局的斯威夫特天文台（Swift Observatory）发现了一个经常吞噬类太阳恒星的遥远黑洞，展示了天文台不断发展的潜力和新的数据分析方法。图片来源：NASA戈达德太空飞行中心/Chris Smith (USRA/GESTAR)
英国莱斯特大学天体物理学家、斯威夫特团队长期成员菲尔-埃文斯（Phil Evans）说："斯威夫特的硬件、软件及其国际团队的技能使它能够在其生命周期内适应新的天体物理学领域。这项任务的命名者尼尔-盖尔瑞斯（Neil Gehrels）监督并鼓励了其中的许多转变。现在，有了这种新能力，它正在进行更酷的科学研究。"
埃文斯领导了一项关于这颗倒霉恒星及其饥饿黑洞的研究，它们被统称为斯威夫特 J023017.0+283603（简称斯威夫特 J0230），研究报告于 9 月 7 日发表在《自然-天文学》上。
视频可以让你了解美国国家航空航天局尼尔-盖尔斯-斯威夫特天文台（NASA's Neil Gehrels Swift Observatory）的进展是如何让它捕捉到遥远星系中的一个超大黑洞正在反复咀嚼一颗盘旋的恒星。资料来源：美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心
潮汐扰动事件及其变化
当一颗恒星过于靠近一个巨大的黑洞时，引力会产生强烈的潮汐，将恒星分解成一股气体。前缘围绕黑洞摆动，后缘则逃离系统。这些破坏性事件被称为潮汐破坏事件。天文学家认为，当碎片与已经围绕黑洞运行的物质盘碰撞时，会产生多波长的耀斑光。
最近，天文学家一直在研究这种现象的变化，他们称之为部分或重复潮汐扰动。
在这些事件中，每当一颗轨道恒星靠近黑洞时，恒星就会向外凸起，并脱落物质，但仍能存活。这个过程不断重复，直到恒星失去过多的气体后最终解体。单个恒星和黑洞系统的特征决定了科学家们观测到的发射类型，从而产生了大量可归类的行为。
以前的例子包括每 114 天发生一次的爆发，可能是由一颗围绕黑洞运行的巨星引起的，黑洞的质量是太阳的 7800 万倍。另一个爆发每隔 9 个小时就会在一个质量是太阳 40 万倍的黑洞周围出现一次，很可能是由一颗名为白矮星的环绕恒星运行的残渣造成的。
Swift J0230发生在5亿光年之外的一个名为2MASX J02301709+2836050的星系中，由夏威夷的Pan-STARRS望远镜拍摄。图片来源：尼尔斯-玻尔研究所/Daniele Malesani
Swift J0230： 新的重复扰动
2022年6月22日，XRT首次捕捉到了斯威夫特J0230。它在三角座北部约5亿光年外的一个星系中亮起。斯威夫特的XRT大约每隔几周就能从同一地点观测到另外9次爆发。
埃文斯和他的团队认为，斯威夫特 J0230 是一颗类似太阳的恒星围绕着一个质量超过太阳 20 万倍的黑洞重复发生的潮汐破坏。据他们估计，这颗恒星每次都会损失大约三个地球质量的物质。这个系统为其他类型的疑似重复扰动提供了一座桥梁，让科学家们能够模拟不同恒星类型和黑洞大小之间的相互作用如何影响我们的观测结果。
伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室（MSSL）的研究员爱丽丝-布里维尔德（Alice Breeveld）说："我们在斯威夫特紫外线/光学望远镜收集到的数据中反复搜寻事件增亮的现象。但是没有任何迹象表明有这种现象。星系的变化完全是在X射线中产生的。这有助于排除其他一些潜在的原因"。"
美国宇航局斯威夫特卫星插图。来源：美国国家航空航天局
斯威夫特 J0230 之所以能被发现，要归功于埃文斯开发的一种新型 XRT 观测自动搜索工具--斯威夫特 X 射线瞬变探测器。
仪器观测到天空的一部分后，数据会被传输到地面，然后程序会将其与之前同一地点的XRT快照进行比较。如果这部分 X 射线天空发生了变化，科学家们就会收到警报。对于 Swift J0230，埃文斯和他的同事能够迅速协调对该区域的额外观测。
斯威夫特卫星最初是用来研究伽马射线暴的，伽马射线暴是宇宙中威力最大的爆炸。然而，自卫星发射以来，科学家们已经认识到它有能力研究潮汐扰动和彗星等一系列天体。
位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心（NASA's Goddard Space Flight Center）的任务首席研究员布拉德利-岑科（S. Bradley Cenko）说："在菲尔启动他的计划两个月后，斯威夫特 J0230 才被发现。这预示着探测器有能力识别其他瞬变事件，也预示着斯威夫特未来将探索新的科学空间"。