OBSERVATION NOTES · TDE
一颗恒星的最后 90 秒*
*本页时间线;真实事件跨数日到数月,各相位压缩倍率见右上角标注
三十秒版
恒星不是被黑洞"吸"进去的——是被潮汐力撕开的。当它越过潮汐半径 r_t,头脚两端受到的引力差超过它自身的引力,恒星先被拉成面条,再被甩成一条环绕黑洞的碎片流。大约一半碎片逃逸,另一半回落;回落流自己撞上自己(因为强场里轨道拱线剧烈进动),在撞击点点亮热斑,随后铺成一个新生的吸积盘——这就是天文台看到的 TDE 耀发,光度按 t^(−5/3) 衰减。
逐一辨认
- 拉长的亮条 — 面条化(spaghettification):越过 r_t 后恒星沿轨道方向被拉伸、横向被压细;
- 回卷的碎片流 — 恒星走的是精确测地线,近心点 8 M 的强场拱线进动把尾迹甩成回卷;
- 流上的白热亮点 — 碎片流自相交处:循环化的起点,动能在此耗散为热;
- 新生的蓝白吸积盘 — 在约 2 r_p 处成环再铺开:TDE 盘比常规盘更热(紫外/软X射线),故偏蓝白;
- 右上角光变曲线 — TDE 的签名:耀发后按 t^(−5/3) 回落,黑洞重归沉寂。
物理实现
潮汐半径
r_t = R★ (M_BH/M★)^(1/3) ≈ 57.7 M (≈28.9 rs)
M_BH = 10⁶ M☉ , M★ = 1.5 M☉ , R★ = 1.4 R☉
恒星轨道(精确测地线)
E = 1(抛物线), L = 4.62 M → r_p = 8 M
穿透系数 β = r_t/r_p ≈ 7.2(深穿透)
光线与红移
逐像素零测地线 RK4(Kerr–Schild, a=0)
g = 1/(p·u_em) 精确 · I_obs ∝ g⁴ · T_obs = g·T
耀发衰减
回落率 Ṁ ∝ t^(−5/3) → 光变曲线同律
诚实声明 · 简化之处
- 恒星/碎片流/新生盘是发光玩具模型:几何与运动学取自精确测地线,但没有做流体与磁场(真实 TDE 需 GRMHD 模拟);
- 碎片流速度取自由落体近似;恒星发光半径为可视性放大约 2 倍;
- TDE 盘的真实辐射峰在紫外/软X射线,此处做了色温压缩映射到可见光;
- 各相位时间压缩倍率不同(接近段~数日、近心点~小时级、成盘~数周),右上角逐相位标注量级;
- 黑洞取无自旋 Schwarzschild;10⁶ M☉ 是经典 TDE 宿主质量(>10⁸ M☉ 时恒星会被整吞、无耀发)。