在此类模拟的第一次模拟中观看一颗恒星被超大质量黑洞摧毁

距离超大质量黑洞太近的恒星可能会在称为“意大利面条化”的过程中被猛烈地破坏。新的模拟提供了有史以来最详细的血腥互动观察。

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众所周知，像我们的银河系这样的星系中心的巨大黑洞偶尔会吞噬附近的恒星。

这导致了一个戏剧性且复杂的过程，当恒星冲向超大质量黑洞时，它会被“面条化”并撕成碎片。由此产生的烟花被称为潮汐破坏事件。

今天在《天体物理学杂志快报》上发表的一项新研究中，我们对这一过程在一年内如何演变进行了迄今为止最详细的模拟。

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黑洞撕裂了太阳

美国天文学家 Jack G. Hills 和英国天文学家 Martin Rees 在 20 世纪 70 年代和 80 年代首次对潮汐破坏事件进行了理论分析。 里斯的理论预测，来自恒星的一半碎片将仍然束缚在黑洞上，与自身碰撞形成一个炽热、发光的物质漩涡，称为吸积盘 。圆盘会很热，会辐射出大量的 X 射线。

但令所有人惊讶的是，迄今为止发现的 100 多个候选潮汐破坏事件中，大多数被发现主要在可见波长处发光，而不是 X 射线。观测到的碎片温度仅为 10,000 摄氏度。这就像中等温度的恒星的表面，而不是超大质量黑洞周围热气体预期的数百万度。

更奇怪的是黑洞周围发光物质的推断尺寸：比我们的太阳系大几倍，并以光速的百分之几迅速远离黑洞。

考虑到即使是一百万个太阳质量的黑洞也只比我们的太阳大一点，从观测中推断出的发光物质球的巨大尺寸完全令人惊讶。

虽然天体物理学家推测黑洞在分裂过程中一定被物质以某种方式窒息，以解释 X 射线发射的缺乏，但迄今为止，没有人能够证明这实际上是如何发生的。这就是我们的模拟发挥作用的地方。

咕噜声和打嗝声

黑洞是乱七八糟的食客——就像一个五岁的孩子吃一碗意大利面。恒星一开始是一个紧凑的物体，但后来变得像意大利面条一样：被黑洞的极端潮汐拉伸成一条又长又细的线。

当现在被撕碎的恒星中的一半物质被吸向黑洞时，实际上只有 1% 被吞噬。其余部分最终以某种宇宙“打嗝”的方式从黑洞中被吹走。

用计算机模拟潮汐破坏事件很困难。牛顿万有引力定律在超大质量黑洞附近不起作用，因此必须包括爱因斯坦广义相对论中所有奇怪而奇妙的效应。

但努力工作才是博士生的职责。我们最近的毕业生 David Liptai 开发了一种新的爱因斯坦式模拟方法，该方法使团队能够通过将毫无戒心的恒星扔向最近黑洞的大致方向来进行实验。您甚至可以自己做。

由此产生的模拟（如此处的视频所示）首次显示了从发出声音到打嗝的整个潮汐破坏事件。

他们跟踪恒星的面条化过程，直到碎片落回黑洞，然后近距离接近，将溪流变成像蠕动的花园软管一样的东西。在最初的暴跌之后，模拟持续了一年多。

在澳大利亚最强大的超级计算机之一上运行需要一年多的时间。缩小版本是这样的：

我们发现了什么？

令我们大吃一惊的是，我们发现落入黑洞的 1% 的物质会产生如此多的热量，它为极其强大且接近球形的流出提供了动力。 （有点像那次你吃了太多咖喱，原因也差不多。）

黑洞根本无法吞噬那么多，所以它无法吞噬的东西会窒息中央引擎并被稳定地抛开。

当像用我们的望远镜那样观察时，模拟可以解释很多事情。事实证明，之前的研究人员关于窒息的说法是正确的。它看起来像这样：

新的模拟揭示了为什么潮汐破坏事件确实看起来像太阳系大小的恒星，以光速的百分之几膨胀，由内部黑洞提供动力。事实上，人们甚至可以称其为“黑洞太阳”。

这篇编辑过的文章是根据知识共享许可从 The Conversation 重新发布的。The Conversation。阅读原始文章。