兩次耀發指向同一顆倖存恆星
一顆恆星似乎在近距離掠過超大質量黑洞後倖存，之後再次接近黑洞，並失去更多物質。中國科學技術大學（USTC）的天文學家在 AT 2022dbl 於 2024 年 1 月再度增亮後，確認這起重複事件。最有力的線索，是兩次耀發所發出的光有驚人的相似之處。
研究結果於 2024 年 8 月 9 日刊登在《天文物理期刊通訊》（The Astrophysical Journal Letters）。USTC 在研究公告中表示，AT 2022dbl 是首個透過光譜觀測確認的重複部分潮汐瓦解事件；光譜觀測是將光分解為不同波長成分的研究方法。
潮汐瓦解事件（TDE）是指恆星接近大質量黑洞，近到其重力足以撕扯恆星物質的現象。這些物質朝黑洞移動時會產生明亮耀發。若是部分瓦解，恆星有一部分得以存續，因此可能再次接近黑洞。
AT 2022dbl 的重要性，在於研究人員不只記錄到天體兩度變亮。兩次耀發呈現高度相似的發射特徵，包括與氮相關的特徵。這些特徵支持研究團隊的結論：兩次事件涉及的物質極可能都來自同一顆恆星。
這項發現也改變了天文學家解讀看似尋常的恆星瓦解事件的方式。研究團隊指出，若分開觀察，AT 2022dbl 的兩次耀發看起來都像典型 TDE。持續追蹤這個天體，才揭露更複雜的過程：一顆恆星似乎在連續數次接近黑洞時逐步失去物質，而非在單一事件中消失。
黑洞如何剝離恆星物質
黑洞對附近恆星朝向黑洞的一側施加的拉力，會大於對遠離黑洞一側施加的拉力。當這種差異變得足夠強時，恆星會受到拉伸，部分恆星物質可能被撕離。這種重力拉力的差異，就是「潮汐」瓦解事件名稱的由來。
「吸積」是指物質在重力作用下聚集並朝某個天體移動。在 TDE 中，恆星碎屑在這個過程中升溫並釋放輻射。天文學家偵測到由此產生的耀發，藉此研究遠超直接觀測範圍的接近事件。
USTC 說明，典型 TDE 會在數十天內迅速增亮，接著在數月或數年間逐漸變暗。部分瓦解事件也可能呈現類似模式，其獨特之處在於恆星仍然存續，並可能沿著軌道再次接近黑洞。
研究人員將 AT 2022dbl 再度耀發，以及相似的光譜，解讀為這種重複過程的證據。光線帶有被剝離物質的資訊，而天體再次增亮則顯示活動重新開始。
光譜相似為何重要
光譜會依波長分解光線，類似稜鏡將可見光展開為不同顏色。原子和離子會在特定波長產生特徵。天文學家利用這些特徵，研究發光物質的組成與物理狀態。
AT 2022dbl 的兩次耀發具有極為相似的發射線特徵。USTC 指出，這些特徵顯示與恆星內部核反應相關的元素含量異常高。相符的特徵包括 N III 發射線，由失去兩個電子的氮原子所產生。
研究團隊將這種化學組成上的相似性，視為兩次事件都涉及同一顆恆星物質的關鍵線索。他們把活動再度發生的時間點，與光線揭示的組成連結起來：天體再次耀發，發射光也帶有高度相似的化學特徵。
過去重複潮汐瓦解事件的候選案例，主要是根據描繪亮度隨時間變化的光變曲線提出。USTC 表示，這些案例除了亮度變化外，缺乏同等有力的證據，因此未獲廣泛認可。AT 2022dbl 提供了兩次耀發的光譜比較，讓「重複部分瓦解」的解釋有更紮實的觀測依據。
如何捕捉第二次耀發
USTC 團隊持續更新已知潮汐瓦解事件的光變曲線，尋找活動再度發生的跡象。由於持續追蹤，他們得以在 2024 年 1 月發現 AT 2022dbl 再度增亮，並在新的耀發仍在發展時安排觀測。
他們啟動 Swift 衛星及拉斯坎布雷斯天文台全球望遠鏡網路（LCOGT）的監測。這些觀測測量了事件在多個波段的變化，讓研究團隊得以取得比單一波段更完整的輻射變化紀錄。
研究人員也使用位於美國帕洛馬天文台、名為 P200 的海爾望遠鏡，取得高品質的早期光譜。這份光譜協助確認新一輪爆發是潮汐瓦解事件，也讓研究人員得以與第一次耀發進行關鍵比較。
主要進展如下：
- 2024 年 1 月：團隊偵測到 AT 2022dbl 再度增亮，並開始使用 Swift、LCOGT 及帕洛馬天文台的海爾望遠鏡進行觀測。
- 2024 年 8 月 9 日：研究以《最倒楣的恆星：經光譜確認的重複部分潮汐瓦解事件 AT 2022dbl》為題，刊登於《天文物理期刊通訊》（The Astrophysical Journal Letters）。
及早偵測到耀發回歸十分重要，因為耀發會隨著發展而變化。迅速展開觀測，讓研究人員取得第二次事件早期階段的光譜，並同步測量亮度如何演變。
可能源自雙星系統
研究人員提出，這顆倖存恆星原本可能屬於雙星系統，也就是兩顆恆星彼此繞行。恆星近距離掠過黑洞時，這對恆星可能被分開，其中一顆則受到黑洞束縛。
依照這種解釋，被黑洞捕獲的恆星會沿著偏心率極高的橢圓軌道運行。偏心率用來描述軌道的扁長程度：近乎圓形的軌道會使天體與中心天體保持大致固定的距離；高度扁長的軌道則會先將天體帶到更遠處，再讓它重新接近。
每次近距離掠過黑洞，都可能使恆星承受強烈潮汐力，剝去更多物質並產生另一次耀發。這提供一種物理解釋，說明恆星如何能在一次接近後存活，之後又再次回來失去物質。
雙星起源與假設中的軌道，仍是研究團隊對觀測結果的解讀。研究公告並未確認下一次耀發的日期。持續監測可讓天文學家尋找後續活動，並將未來事件與前兩次進行比較。
對恆星瓦解研究的影響
AT 2022dbl 為天文學家分類這類事件帶來實際難題：恆星部分瓦解所產生的耀發，可能看起來與一般 TDE 的耀發無異。研究人員指出，若分開觀察每次事件，其表現都與典型事件無法區分。
因此，只觀測到一次耀發的研究，可能會將仍然存續的恆星列入被認為只經歷過一次瓦解的天體。USTC 表示，光學 TDE 研究大多忽略了重複部分瓦解事件，而這項發現顯示，此類事件可能比過去認為的更常見。
這項差異會影響研究人員統計事件數量，以及研究恆星如何在黑洞附近失去物質。若族群中包含會反覆回返的恆星，其演化歷程就不同於每次耀發都代表一顆恆星最後一次接近黑洞的情況。AT 2022dbl 提供了一個具體案例，供研究人員重新檢視相關統計與物理模型。
觀測策略同樣重要。定期檢查已知天體，能發現單次發現觀測可能錯過的活動。在這個案例中，持續測量亮度、迅速應變及進行光譜觀測，三者結合後提供了核心證據。
研究團隊與尋找更多案例
論文第一作者為 USTC 博士生林哲宇，指導教授為孔旭教授與江寧副研究員。江寧、王挺貴教授及孔旭為通訊作者。合作機構包括中國科學院國家天文台、武漢大學、廣島大學、京都大學及印度天文物理研究所。
這項計畫獲得多個機構支持，包括中國國家自然科學基金委員會、科學技術部、中國科學院、中國載人航天工程、唐氏基金會及安徽省相關單位。
研究人員預計利用寬視場巡天望遠鏡（WFST），又稱墨子巡天望遠鏡，尋找更多類似 AT 2022dbl 的事件。這座望遠鏡由 USTC 與紫金山天文台共同研製，潮汐瓦解事件是其核心科學目標之一。
若能找到更多案例，天文學家就能比較更多恆星與耀發。AT 2022dbl 顯示，同時搜尋新事件並持續追蹤已知天體具有重要價值：一個已經變暗的天體，仍可能在未來再次出現可觀測的事件。
重點摘要
- USTC 研究人員於 2024 年 1 月偵測到 AT 2022dbl 再度增亮。
- 兩次耀發的光譜相似，支持黑洞兩度剝離同一顆恆星物質的結論。
- 研究團隊稱，這是首個經光譜確認的重複部分潮汐瓦解事件。
- Swift、LCOGT 與帕洛馬天文台的海爾望遠鏡提供了第二次耀發的觀測資料。
- 研究於 2024 年 8 月 9 日刊登在《天文物理期刊通訊》（The Astrophysical Journal Letters）。
- 研究人員提出，這顆被捕獲的恆星沿著扁長軌道運行，並計畫利用 WFST 尋找更多案例。
