一个巨大的黑洞摧毁了一颗大质量恒星

天文学家对一颗恒星进行了彻底的法医学研究，这颗恒星在冒险离一个巨大黑洞太近时被撕裂，然后内部被抛入太空。

美国国家航空航天局的钱德拉X射线天文台和欧空局的XMM牛顿研究了一个已知撕裂恒星的黑洞附近的氮和碳含量。天文学家认为，这些元素是在恒星接近黑洞时被撕裂之前在恒星内部产生的。

领导这项研究的密歇根大学的Jon Miller说：“我们看到了曾经的明星的勇气。”“留下的元素是我们可以追踪的线索，以找出是哪种恒星灭亡了。”

近年来，天文学家发现了许多“潮汐破坏事件”的例子，即来自大质量黑洞的引力摧毁恒星。当恒星碎片被加热时，这会导致耀斑，通常在光学、紫外线和X射线中看到。这个名为ASASSN-14li的事件之所以引人注目，有几个原因。

2014年11月发现时，这是近十年来发现的距离地球最近的潮汐干扰（2.9亿光年）。由于距离如此之近，ASASSN-14li提供了关于这颗被摧毁恒星的非凡细节。米勒的团队应用了新的理论模型，与之前的工作相比，对黑洞周围的氮和碳的数量进行了改进的估计。

卡内基天文台和加州大学洛杉矶分校的合著者布伦娜·莫克勒说：“这些X射线望远镜可以用作太空中的法医工具。”“我们发现的氮与碳的相对量表明，一颗质量约为太阳三倍的恒星内部存在物质。”

因此，ASASSN-14li中的恒星是迄今为止天文学家所见过的被黑洞撕裂的质量最大的恒星之一，也许也是质量最大的。

加州大学圣克鲁斯分校的合著者Enrico Ramirez Ruiz说：“ASASSN-14li令人兴奋，因为潮汐干扰最困难的事情之一是能够测量这颗不幸恒星的质量，就像我们在这里所做的那样。”“观察超大质量黑洞对大质量恒星的破坏令人着迷，因为预计大质量恒星比低质量恒星更不常见。”

今年早些时候，另一组天文学家报告了“可怕的芭比”事件，他们估计一颗质量约为太阳14倍的恒星被黑洞摧毁。然而，这尚未被证实为潮汐破坏，对恒星质量的估计主要基于耀斑的亮度，而不是像ASASSN-14li那样基于对黑洞周围物质的详细分析。

ASASSN-14li结果的另一个令人兴奋的方面是它对未来的研究意味着什么。天文学家在我们星系中心包含超大质量黑洞的星团中看到了像ASASSN-14li这样的中等质量恒星。因此，估计潮汐干扰恒星的恒星质量的能力可能为天文学家提供一种方法来识别更远星系中超大质量黑洞周围是否存在星团。

在这项研究之前，在X射线中观察到的元素很有可能来自之前超大质量黑洞喷发时释放的气体。然而，这里分析的元素模式似乎来自一颗恒星。

中国合肥科技大学的Chenwie Yang于2017年发表的先前研究使用了美国国家航空航天局哈勃太空望远镜的紫外线数据，表明与碳相比，ASASSN-14li中的氮含量有所增加，但比Miller团队使用X射线数据发现的要少。这些作者发现这颗恒星的质量仅是太阳的0.6倍。

这篇新论文发表在2023年8月20日出版的《天体物理杂志快报》上，可在此处查阅。除了Miller、Mockler和Ramirez-Ruiz之外，该论文的其他作者还有Paul Draghis（密歇根大学）、Jeremy Drake（哈佛和史密森天体物理中心）、John Raymond（CfA）、Mark Reynolds（密歇根大学，密歇根大学），Xin Xiang（密歇根大学大学），Sol Bin Yun（密歇根大学的）和Abderahmen Zoghbi（马里兰大学）。

美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉计划。史密森天体物理天文台的钱德拉X射线中心控制着马萨诸塞州剑桥的科学操作和马萨诸塞州伯灵顿的飞行操作。