W centrum naszej galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura (SMBH) znana jako Strzelec A. Na podstawie bieżących obserwacji astronomowie ustalili, że ta SMBH ma średnicę 44 milionów km (27,34 miliona mil) i ma szacowaną masę 4,31 miliona mas Słońca. Czasami gwiazda wędruje zbyt blisko Sag A i zostanie rozdarta w gwałtownym procesie znanym jako zdarzenie zakłócenia pływów (TDE).
Wydarzenia te powodują uwolnienie jasnych rozbłysków promieniowania, które informują astronomów o zużyciu gwiazdy. Niestety, przez dziesięciolecia astronomowie nie byli w stanie odróżnić tych wydarzeń od innych zjawisk galaktycznych. Ale dzięki nowym badaniom międzynarodowego zespołu astrofizyków astronomowie mają teraz ujednolicony model, który wyjaśnia ostatnie obserwacje tych ekstremalnych wydarzeń.
Badanie - które niedawno pojawiło się w Astrophysical Journal Letters pod tytułem „A Unified Model for Tidal Disruption Events” - kierował dr Jane Lixin Dai, fizyk z Dark Cosmology Center Instytutu Nielsa Bohra. Dołączyli do niej członkowie Joint Space-Science Institute Uniwersytetu Maryland i University of California Santa Cruz (UCSC).
Jak wyjaśnił Enrico Ramirez-Ruiz - profesor i kierownik astronomii i astrofizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz, profesor Niels Bohr na Uniwersytecie w Kopenhadze i współautor na papierze - wyjaśnił w komunikacie prasowym UCSC:
„Dopiero w ostatnim dziesięcioleciu byliśmy w stanie odróżnić TDE od innych zjawisk galaktycznych, a nowy model zapewni nam podstawowe ramy do zrozumienia tych rzadkich zdarzeń”.
W większości galaktyk SMBH nie zużywają aktywnie żadnego materiału, a zatem nie emitują światła, co odróżnia je od galaktyk z aktywnymi jądrami galaktycznymi (AGN). Zdarzenia powodujące zakłócenia pływów są zatem rzadkie i występują tylko raz na około 10 000 lat w typowej galaktyce. Jednak gdy gwiazda zostaje rozdarta, powoduje to uwolnienie intensywnej ilości promieniowania. Jak wyjaśnił dr Dai:
„Ciekawie jest zobaczyć, jak materiały przedostają się do czarnej dziury w tak ekstremalnych warunkach. Gdy czarna dziura zjada gaz gwiezdny, emitowana jest ogromna ilość promieniowania. Promieniowanie jest tym, co możemy obserwować, a korzystając z niego możemy zrozumieć fizykę i obliczyć właściwości czarnej dziury. To sprawia, że niezwykle interesujące jest polowanie na zakłócenia pływów. ”
W ciągu ostatnich kilku lat kilkudziesięciu kandydatów na zdarzenia powodujące zakłócenia pływów (TDE) zostało wykrytych za pomocą szeroko zakrojonych badań optycznych i UV transjentów, a także teleskopów rentgenowskich. Chociaż oczekuje się, że fizyka będzie taka sama dla wszystkich TDE, astronomowie zauważyli, że istnieje kilka różnych klas TDE. Podczas gdy niektóre emitują głównie promieniowanie rentgenowskie, inne emitują głównie światło widzialne i ultrafioletowe.
W rezultacie teoretycy próbowali zrozumieć obserwowane różnorodne właściwości i stworzyć spójny model, który może je wszystkie wyjaśnić. Ze względu na swój model dr Dai i jej koledzy połączyli elementy z ogólnej teorii względności, pól magnetycznych, promieniowania i hydrodynamiki gazu. Zespół polegał również na najnowocześniejszych narzędziach obliczeniowych i niektórych niedawno nabytych dużych klastrach komputerowych finansowanych przez Fundację Villum dla Jensa Hjortha (szefa DARK Cosmology Center), National Science Foundation i NASA.
Korzystając z uzyskanego modelu, zespół doszedł do wniosku, że to kąt widzenia obserwatora uwzględnia różnice w obserwacji. Zasadniczo różne galaktyki są zorientowane losowo w stosunku do obserwatorów na Ziemi, którzy widzą różne aspekty TDE w zależności od ich orientacji. Jak wyjaśnił Ramirez-Ruiz:
„To tak, jakby zasłona okrywała część bestii. Pod niektórymi kątami widzimy odsłoniętą bestię, ale pod innymi kątami widzimy zakrytą bestię. Bestia jest taka sama, ale nasze postrzeganie jest inne. ”
Oczekuje się, że w nadchodzących latach wiele planowanych projektów badawczych dostarczy znacznie więcej danych na temat TDE, co pomoże poszerzyć pole badań nad tym zjawiskiem. Należą do nich przejściowe badanie Young Supernova Experiment (YSE), które będzie prowadzone przez DARK Cosmology Center w Niels Bohr Institute i UC Santa Cruz, oraz Large Synoptic Survey Telescopes (LSST) budowany w Chile.
Według dr Dai ten nowy model pokazuje, czego astronomowie mogą się spodziewać podczas oglądania TDE pod różnymi kątami i pozwoli im dopasować różne zdarzenia do spójnej ramy. „Za kilka lat będziemy obserwować setki tysięcy zakłóceń pływów” - powiedziała. „To da nam wiele„ laboratoriów ”do przetestowania naszego modelu i wykorzystania go do lepszego zrozumienia czarnych dziur”.
To lepsze zrozumienie, w jaki sposób czarne dziury czasami zużywają gwiazdy, zapewni dodatkowe testy ogólnej teorii względności, badań fal grawitacyjnych i pomoże astronomom dowiedzieć się więcej o ewolucji galaktyk.
