中国科大发现首例光谱认证的重复性黑洞潮汐撕裂恒星事件

中国科学技术大学天文学系蒋凝、王挺贵、孔旭等组成的研究团队近期发现黑洞潮汐撕裂恒星事件（TDE）事件AT2022dbl的再次爆发，并迅速开展多波段后随观测，表明这极有可能源于超大质量黑洞重复潮汐撕裂同一颗恒星，且每次行为特征与一般典型的TDE事件完全不可区分。这是首个获得光谱认证、也是迄今证据最为确凿的重复性部分撕裂TDE事件，对研究TDE族群和物理有重要意义。相关成果于2024年8月9日以“The Unluckiest Star: A Spectroscopically Confirmed Repeated Partial Tidal Disruption Event AT 2022dbl”为题发表在国际天文期刊《The Astrophysical Journal Letters》上，并被英国知名科普杂志《New Scientist》采访报道。

黑洞潮汐撕裂恒星事件（Tidal Disruption Event, TDE）是指一颗倒霉的恒星在靠近星系中心的大质量黑洞时，被黑洞潮汐撕裂并吸积，产生的强烈电磁耀发。该耀发通常在数十天内快速增亮至峰值，随后数月至数年缓慢变暗。有意思的是，近年来发现有几例TDE（候选体）在数年后又开始重新爆发，它们被认为是重复性TDE事件候选体，黑洞每次仅仅撕裂和吸积部分恒星物质。然而，这些候选体缺乏光变曲线之外的其他强有力观测证据，因此未被同行广泛认可。

图1:紫外与光学多波段的光变曲线，倒三角表示探测的上限。2022年，第一次耀发出现，随后消散以至不可辨认；2年之后，同一位置再次出现相似的耀发。

基于TDE重复性爆发的不断发现，研究团队开始关注并定期更新已知TDE后续光变曲线，以期望尽早发现新的类似事件开展及时后随观测。研究团队今年1月发现TDE AT 2022dbl的再次变亮之后，立即触发了美国雨燕卫星（Swift）和全球望远镜网络（LCOGT）的多波段测光监测，并利用美国帕洛玛天文台的海耳望远镜（P200）拍摄了一条高质量的早期光谱，最终证实了这次爆发起源于TDE。有意思的是，本次耀发的光谱与第一次耀发的光谱具有极其相似的、指示恒星内部核合成元素超丰的发射线特征，这表明两次耀发的吸积物质很有可能来源于同一颗恒星，从而给出重复性撕裂TDE的关键证据（图2）。

图2:光谱的发射线轮廓。从上至下前三条光谱与后两条光谱分别于第一次、第二次耀发期间拍摄。涂蓝色的区域表示两次耀发中极其相似的NIII特征谱线。该谱线可通过电离恒星被瓦解后释放出的物质来产生，其重复出现表明TDE再次发生，而相似的轮廓和强度则暗示参与其中的很可能是同一颗恒星。

基于以上观测事实，研究团队推测，这颗“最倒霉”的恒星可能是被黑洞从双星系统中拽出，被黑洞束缚在一个偏心率极高的椭圆轨道上，并在靠近黑洞时被多次潮汐撕裂并“吸食”。当前光学TDE的研究基本都忽略了重复性部分撕裂TDE事件，然而本研究暗示此类事件概率可能并不低，而且常规TDE中有些其实是部分撕裂事件，因此对于重新认识光学TDE的族群统计和物理过程有重要意义。同时，本研究也说明了TDE长期高频监测的重要性。值得一提的是，TDE也是我校与紫金山天文台共建的墨子巡天望远镜（WFST）的核心科学目标之一，研究团队预期会利用WFST发现更多类似事件，促进我们对TDE的深入理解。

来源：中科大新闻网