他們?cè)?019年10月8日的觀(guān)測(cè)表明，這顆恒星的大部分物質(zhì)被高速吹走--每秒高達(dá)1萬(wàn)公里（每小時(shí)2200萬(wàn)英里）--并形成一個(gè)球形的氣體云，阻擋了黑洞吞噬恒星剩余部分時(shí)產(chǎn)生的大部分高能輻射。

(資料圖)

早些時(shí)候，對(duì)這顆被稱(chēng)為AT2019qiz的爆炸的光學(xué)光的其他觀(guān)察顯示，這顆恒星的大部分物質(zhì)在一股強(qiáng)大的風(fēng)中向外拋出。然而，關(guān)于光的偏振的新數(shù)據(jù)，在事件最亮的時(shí)候，可見(jiàn)光或光學(xué)波長(zhǎng)的偏振基本為零，向天文學(xué)家表明，該云很可能是球形對(duì)稱(chēng)的。

加州大學(xué)伯克利分校天文學(xué)教授、研究小組成員Alex Filippenko說(shuō)：“這是第一次有人推斷出潮汐意大利面條化的恒星周?chē)鷼怏w云的形狀。”

這些發(fā)現(xiàn)支持了一個(gè)答案，即為什么天文學(xué)家在迄今為止觀(guān)察到的數(shù)十次潮汐破壞事件中沒(méi)有看到高能輻射，如X射線(xiàn)：X射線(xiàn)是由從恒星上撕下的物質(zhì)產(chǎn)生的，在落入黑洞周?chē)奈e盤(pán)中，被黑洞的強(qiáng)風(fēng)向外吹的氣體所遮擋。

這項(xiàng)研究的主要作者、加州大學(xué)伯克利分校的研究生Kishore Patra說(shuō)：“這項(xiàng)觀(guān)察排除了理論上提出的一類(lèi)解決方案，給我們提供了一個(gè)關(guān)于黑洞周?chē)鷼怏w發(fā)生情況的更強(qiáng)約束。人們已經(jīng)看到了風(fēng)從這些事件中出來(lái)的其他證據(jù)，我認(rèn)為這個(gè)偏振研究肯定使這個(gè)證據(jù)更加有力，在這個(gè)意義上，如果沒(méi)有足夠數(shù)量的風(fēng)，你就不會(huì)得到一個(gè)球形的幾何。這里有趣的事實(shí)是，恒星中相當(dāng)一部分向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)最終并沒(méi)有落入黑洞--它被吹離了黑洞。”

許多理論家假設(shè)，恒星碎片在中斷后形成一個(gè)偏心的、不對(duì)稱(chēng)的圓盤(pán)。然而，一個(gè)偏心盤(pán)預(yù)計(jì)會(huì)顯示出相對(duì)較高的偏振程度，這將意味著也許總光的百分之幾是偏振的。在這次潮汐破壞事件中沒(méi)有觀(guān)察到這種情況。

團(tuán)隊(duì)成員、加州大學(xué)伯克利分校天文學(xué)副教授盧文斌說(shuō)：“一個(gè)超大質(zhì)量黑洞能做的最瘋狂的事情之一就是通過(guò)其巨大的潮汐力來(lái)撕裂一顆恒星。這些恒星潮汐破壞事件是天文學(xué)家了解星系中心超大質(zhì)量黑洞的存在并測(cè)量其屬性的極少數(shù)方法之一。然而，由于數(shù)值模擬此類(lèi)事件的計(jì)算成本極高，天文學(xué)家仍然不了解潮汐破壞后的復(fù)雜過(guò)程。”

11月6日，也就是10月觀(guān)測(cè)的29天后，第二組觀(guān)測(cè)顯示，光線(xiàn)的偏振非常輕微，大約為1%，這表明云層已經(jīng)變薄，足以顯示出黑洞周?chē)牟粚?duì)稱(chēng)氣體結(jié)構(gòu)。這兩次觀(guān)測(cè)都來(lái)自加州圣何塞附近的利克天文臺(tái)的3米Shane望遠(yuǎn)鏡，該望遠(yuǎn)鏡裝有 Kast 光譜儀，這種儀器可以在整個(gè)光學(xué)光譜上確定光的偏振。當(dāng)光從氣體云中的電子上散射下來(lái)時(shí)，它就變成了偏振--其電場(chǎng)主要朝一個(gè)方向振動(dòng)。

Patra說(shuō)：“吸積盤(pán)本身很熱，足以發(fā)出大部分的X射線(xiàn)，但是這些光必須穿過(guò)這片云，在它能夠逃出這片云之前，有許多光的散射、吸收和再發(fā)射。隨著這些過(guò)程中的每一個(gè)，光失去了它的一些光子能量，一直到紫外線(xiàn)和光學(xué)能量。然后，最后的散射決定了光子的偏振狀態(tài)。因此，通過(guò)測(cè)量偏振，我們可以推斷出發(fā)生最終散射的表面的幾何形狀。”

Patra指出，這種“死亡床”的情況可能只適用于正常的潮汐破壞--而不是"怪球"，在這種情況下，相對(duì)論的物質(zhì)射流被驅(qū)逐出黑洞的兩極。只有對(duì)來(lái)自這些事件的光的偏振進(jìn)行更多的測(cè)量才能回答這個(gè)問(wèn)題。

他說(shuō)：“偏振研究是非常具有挑戰(zhàn)性的，而且全世界很少有人精通這種技術(shù)來(lái)利用它。所以，對(duì)于潮汐干擾事件來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)未知的領(lǐng)域。”

研究人員在一篇已經(jīng)發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上的論文中報(bào)告了他們的觀(guān)察。

加州大學(xué)伯克利分校的研究人員計(jì)算出，偏振光是從一個(gè)半徑約為100天文單位（au）的球形云的表面發(fā)出的，比地球離太陽(yáng)的距離遠(yuǎn)100倍。來(lái)自熱氣體的光學(xué)輝光從一個(gè)大約30au的區(qū)域發(fā)出。

2019年的光譜偏振觀(guān)測(cè)--一種測(cè)量許多波長(zhǎng)的光的偏振的技術(shù)--是對(duì)AT2019qiz的觀(guān)測(cè)，這是一個(gè)位于埃里達(dá)努斯星座的螺旋星系中的潮汐破壞。10月份整個(gè)光譜的零偏振表明了一個(gè)球形對(duì)稱(chēng)的氣體云--所有的偏振光子相互平衡。11月的測(cè)量結(jié)果的輕微偏振表明有一個(gè)小的不對(duì)稱(chēng)性。由于這些潮汐擾動(dòng)發(fā)生在遙遠(yuǎn)的星系中心，所以它們只顯示為一個(gè)光點(diǎn)，而偏振是天體形狀的少數(shù)指示之一。

Filippenko說(shuō)：“這些破壞事件非常遙遠(yuǎn)，你無(wú)法真正解決它們，所以你無(wú)法研究事件的幾何形狀或這些爆炸的結(jié)構(gòu)。但是研究偏振光實(shí)際上有助于我們推斷出關(guān)于該爆炸中物質(zhì)分布的一些信息，或者在這種情況下，這個(gè)黑洞周?chē)臍怏w--可能還有吸積盤(pán)--是如何形成的。”