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。
论文第一作者为孔旭教授和蒋凝副研究员联合指导的博士研究生林哲宇，共同通讯作者为蒋凝副研究员、王挺贵教授和孔旭教授。合作单位主要有中国科学院国家天文台、武汉大学、日本广岛大学和京都大学、印度天体物理研究所等。该项研究得到国家自然科学基金委、科技部、中国科学院、中国载人航天工程、唐仲英基金会、安徽省等资助。
论文链接：https://doi.org/10.3847/2041-8213/ad638e
（天文学系、科研部）