Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες ενοχλούν ή καταστρέφουν κοντινά αστέρια, οδηγώντας σε γεγονότα παλιρροϊκής διαταραχής (TDEs). Παρατηρήσεις πολωμένου φωτός από TDEs έχουν τώρα αποκαλύψει βασικές λεπτομέρειες σχετικά με τις διαδικασίες που εμπλέκονται.
Το σύμπαν είναι ένα βίαιο μέρος, οπότε η ζωή ενός αστεριού μπορεί να κοπεί εδώ. Αυτό συμβαίνει όταν ένα αστέρι βρίσκεται σε μια «κακή» γειτονιά, συγκεκριμένα κοντά σε ένα τεράστιο σμήνος Μαύρη τρύπα.
Αυτές οι μαύρες τρύπες, οι οποίες διαθέτουν μάζα εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον ήλιο μας, βρίσκονται συνήθως στα κέντρα των ήσυχων γαλαξιών. Καθώς το αστέρι απομακρύνεται από τη μαύρη τρύπα, βιώνει μια ανοδική βαρυτική έλξη από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, η οποία τελικά υπερνικά τις δυνάμεις που κρατούν ανέπαφο το αστέρι. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το αστέρι να διαταραχθεί ή να καταστραφεί, ένα γεγονός που είναι γνωστό ως συμβάν παλιρροϊκής διακοπής (TDE).
“Μετά τη ρήξη του άστρου, το αέριό του σχηματίζει έναν δίσκο προσαύξησης γύρω από τη μαύρη τρύπα. Φωτεινές εκρήξεις από τον δίσκο μπορούν να παρατηρηθούν σχεδόν σε όλα τα μήκη κύματος, ιδιαίτερα με τηλεσκόπια και δορυφόρους που ανιχνεύουν ακτίνες Χ”, λέει ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Γιάννης Λιουδάκης. Πανεπιστήμιο Turku και το Φινλανδικό Κέντρο Βιολογίας.Αστρονομία. ESO (vinca).
Μέχρι πρόσφατα, μόνο λίγοι ερευνητές γνώριζαν για το TDE, καθώς δεν υπήρχαν πολλά πειράματα ικανά να το ανιχνεύσουν. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει τα εργαλεία για την παρακολούθηση περισσότερων TDE. Είναι ενδιαφέρον, αλλά ίσως δεν αποτελεί έκπληξη, αυτές οι παρατηρήσεις έχουν οδηγήσει σε νέα μυστήρια που μελετούν επί του παρόντος οι ερευνητές.
“Παρατηρήσεις από πειράματα μεγάλης κλίμακας χρησιμοποιώντας οπτικά τηλεσκόπια αποκάλυψαν ότι ένας σημαντικός αριθμός TDEs δεν παράγει ακτίνες Χ, αν και μπορούν ξεκάθαρα να ανιχνευθούν εκρήξεις ορατού φωτός. Αυτό το εύρημα έρχεται σε αντίθεση με τη βασική μας κατανόηση για την εξέλιξη της αστρικής ύλης που διαταράσσεται στα TDEs”, σημειώνει ο Λιοδάκης.
Σε ένα γεγονός παλιρροϊκής διαταραχής, ένα αστέρι κινείται αρκετά κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που η βαρυτική έλξη της μαύρης τρύπας κάμπτει το αστέρι μέχρι να καταστραφεί (Εικόνα 1). Η διαστρική ύλη από το κατεστραμμένο αστέρι σχηματίζει ένα ελλειπτικό ρεύμα γύρω από τη μαύρη τρύπα (εικόνα 2). Παλιρροϊκοί κραδασμοί σχηματίζονται γύρω από τη μαύρη τρύπα καθώς το αέριο χτυπά τον εαυτό του στο δρόμο της επιστροφής μετά την περιφορά γύρω από τη μαύρη τρύπα (εικόνα 3). Τα παλιρροϊκά σοκ δημιουργούν φωτεινές εκρήξεις πολωμένου φωτός που παρατηρούνται σε οπτικά και υπεριώδη μήκη κύματος. Με την πάροδο του χρόνου, το αέριο από το κατεστραμμένο αστέρι σχηματίζει έναν δίσκο προσαύξησης γύρω από τη μαύρη τρύπα (εικόνα 4) καθώς έλκεται αργά στη μαύρη τρύπα. Σημείωση: Το μέγεθος της εικόνας δεν είναι ακριβές. Credit: Jenny Gurmaninen
Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Επιστήμες Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής το Φινλανδικό Κέντρο Αστρονομίας με το ESO προτείνει ότι το πολωμένο φως που προέρχεται από το TDE μπορεί να είναι το κλειδί για την επίλυση αυτού του παζλ.
Αντί να σχηματίζεται ένας φωτεινός δίσκος προσαύξησης ακτίνων Χ γύρω από τη μαύρη τρύπα, το ξέσπασμα που παρατηρείται στο οπτικό και το υπεριώδες φως που ανιχνεύεται σε πολλά TDE θα μπορούσε να προέρχεται από παλιρροϊκούς κραδασμούς. Αυτά τα σοκ σχηματίζονται μακριά από τη μαύρη τρύπα καθώς το αέριο από το κατεστραμμένο αστέρι χτυπά τον εαυτό του στο δρόμο της επιστροφής μετά την περιφορά της μαύρης τρύπας. Ο φωτεινός δίσκος προσαύξησης ακτίνων Χ θα σχηματιστεί αργότερα σε αυτά τα γεγονότα.
“Η πόλωση του φωτός μπορεί να προσφέρει μοναδικές πληροφορίες για θεμελιώδεις διεργασίες στα αστροφυσικά συστήματα. Το πολωμένο φως που μετρήσαμε από το TDE μπορεί να εξηγηθεί μόνο από αυτά τα παλιρροϊκά σοκ”, λέει ο Λιουδάκης, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
Το πολωμένο φως έχει βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν την καταστροφή των άστρων
Η ομάδα έλαβε μια δημόσια ειδοποίηση στα τέλη του 2020 από τον δορυφόρο Gaia για ένα παροδικό πυρηνικό συμβάν σε έναν κοντινό γαλαξία που προσδιορίζεται ως AT 2020mot. Στη συνέχεια, οι ερευνητές παρατήρησαν το AT 2020mot σε ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος, συμπεριλαμβανομένων των παρατηρήσεων οπτικής πόλωσης και φασματοσκοπίας που πραγματοποιήθηκαν στο Σκανδιναβικό Οπτικό Τηλεσκόπιο (NOT), που ανήκει στο Πανεπιστήμιο του Τούρκου. Οι παρατηρήσεις που έγιναν στο NOT ήταν ιδιαίτερα χρήσιμες για να γίνει δυνατή αυτή η ανακάλυψη. Επιπλέον, παρατηρήσεις πόλωσης έγιναν στο πλαίσιο ενός μαθήματος παρατηρητικής αστρονομίας για μαθητές γυμνασίου.
Οχι.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το οπτικό φως που προερχόταν από το AT 2020mot ήταν πολύ πολωμένο και άλλαξε με την πάροδο του χρόνου. Παρά τις πολλές προσπάθειες, ούτε το ραδιόφωνο ούτε τα τηλεσκόπια ακτίνων Χ μπόρεσαν να ανιχνεύσουν την ακτινοβολία από το συμβάν πριν, κατά τη διάρκεια ή ακόμη και μήνες μετά την κορύφωση της έκρηξης.
“Όταν είδαμε πόσο πολωμένο ήταν το AT2020mot, σκεφτήκαμε αμέσως ότι ένας πίδακας απελευθερώνεται από μια μαύρη τρύπα, όπως συχνά παρατηρούμε γύρω από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που συσσωρεύουν γύρω αέριο. Ωστόσο, δεν βρέθηκε πίδακας”, λέει η Έλενα Λίντφορς, ακαδημαϊκός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Τούρκου και της Φένκα.
Η ομάδα των αστρονόμων συνειδητοποίησε ότι τα δεδομένα ταίριαζαν πολύ με ένα σενάριο όπου ένα ρεύμα διαστρικού αερίου συγκρούεται με τον εαυτό του και σχηματίζει εξογκώματα κοντά στο κέντρο και το μπροστινό μέρος της τροχιάς του γύρω από τη μαύρη τρύπα. Οι κραδασμοί στη συνέχεια ενισχύουν το μαγνητικό πεδίο και το τακτοποιούν στο αστρικό ρεύμα που φυσικά θα έχει ως αποτέλεσμα εξαιρετικά πολωμένο φως. Το επίπεδο οπτικής πόλωσης ήταν πολύ υψηλό για να εξηγηθεί από τα περισσότερα μοντέλα και το γεγονός ότι άλλαζε με την πάροδο του χρόνου το έκανε ακόμη πιο δύσκολο.
«Όλα τα μοντέλα που εξετάσαμε δεν μπορούσαν να εξηγήσουν τις παρατηρήσεις, εκτός από το μοντέλο παλιρροϊκού σοκ», σημειώνει ο Kari Kolyonen, ο οποίος ήταν αστρονόμος στο FINCA την εποχή των παρατηρήσεων και τώρα εργάζεται στο Νορβηγικό Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας (NTNU). ).
Οι ερευνητές θα συνεχίσουν να παρακολουθούν το πολωμένο φως που προέρχεται από τα TDE και ενδέχεται σύντομα να ανακαλύψουν περισσότερα για το τι συμβαίνει μετά τη συντριβή ενός αστεριού.
Αναφορά: “Optical Polarization from Collision of Stellar Stream Shocks in a Tidal Disturbance Event” των I. Liodakis, KII Koljonen, D. Blinov, E. Lindfors, KD Alexander, T. Hovatta, M. Berton, A. Hajela, J. Jormanainen , K. Kouroumpatzakis, N. Mandarakas and K. Nilsson, 11 Μαΐου 2023, Science.
DOI: 10.1126/science.abj9570