Среда, 21 февраля, 2024
ДомойКосмосКогда звезды становятся жертвами черных дыр: разгадка тайны событий приливного разрушения

Когда звезды становятся жертвами черных дыр: разгадка тайны событий приливного разрушения

- Advertisement -

Сверхмассивные черные дыры вызывают разрушение или разрушение близлежащих звезд, что приводит к событиям приливного разрушения (TDE). Наблюдения за поляризованным светом от этих TDE теперь выявили ключевые детали вовлеченных процессов.

Вселенная — жестокое место, где здесь может оборваться даже жизнь звезды. Это происходит, когда звезда оказывается в «плохом» районе, в частности, вблизи сверхмассивного черная дыра.

Эти черные дыры, масса которых в миллионы или даже миллиарды раз превышает массу нашего Солнца, обычно располагаются в центрах тихих галактик. По мере того, как звезда приближается к черной дыре, она подвергается нарастающему гравитационному притяжению со стороны сверхмассивной черной дыры, которое в конечном итоге подавляет силы, поддерживающие целостность звезды. Это приводит к тому, что звезда разрушается или разрушается, событие, известное как событие приливного разрушения (TDE).

«После того, как звезда была разорвана на части, ее газ образует аккреционный диск вокруг черной дыры. Яркие вспышки диска можно наблюдать почти на любой длине волны, особенно с оптическими телескопами и спутниками, которые обнаруживают рентгеновское излучение», — говорит научный сотрудник Яннис Лиодакис из Университета Турку и Финского астрономического центра. ЕСО (ФИНКА).

До недавнего времени исследователям было известно лишь несколько TDE, так как было не так много экспериментов, способных их обнаружить. Однако в последние годы ученые разработали необходимые инструменты для наблюдения большего количества TDE. Интересно, но, возможно, не слишком удивительно, эти наблюдения привели к новым загадкам, которые в настоящее время изучают исследователи.

«Наблюдения в ходе крупномасштабных экспериментов с оптическими телескопами показали, что большое количество TDE не излучают рентгеновские лучи, хотя вспышки видимого света могут быть четко обнаружены. Это открытие противоречит нашему базовому пониманию эволюции разрушенной звездной материи в TDE», — отмечает Лиодакис.

Мультфильм о приливных разрушениях

В случае приливного разрушения звезда движется достаточно близко к сверхмассивной черной дыре, так что гравитационное притяжение черной дыры изгибает звезду до тех пор, пока она не разрушится (изображение 1). Звездное вещество разрушенной звезды образует эллиптический поток вокруг черной дыры (изображение 2). Приливные толчки формируются вокруг черной дыры, когда газ сталкивается с собой на обратном пути после того, как обошел черную дыру (изображение 3). Приливные толчки создают яркие вспышки поляризованного света, которые можно наблюдать в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах. Со временем газ разрушенной звезды образует аккреционный диск вокруг черной дыры (изображение 4), откуда он медленно втягивается в черную дыру. Примечание: масштаб изображения не точен. Предоставлено: Дженни Йорманайнен.

Исследование, опубликованное в журнале Наука Международная группа астрономов под руководством Финского астрономического центра совместно с ESO предполагает, что поляризованный свет, исходящий от TDE, может быть ключом к разгадке этой тайны.

Вместо образования яркого в рентгеновском диапазоне аккреционного диска вокруг черной дыры наблюдаемые всплески оптического и ультрафиолетового света, обнаруженные во многих ТДЭ, могут быть вызваны приливными толчками. Эти толчки формируются далеко от черной дыры, когда газ от разрушенной звезды сталкивается с самим собой на обратном пути после того, как обошел черную дыру. В этих событиях яркий в рентгеновском диапазоне аккреционный диск должен был сформироваться намного позже.

«Поляризация света может предоставить уникальную информацию об основных процессах в астрофизических системах. Поляризованный свет, который мы измерили от TDE, можно было объяснить только этими приливными толчками», — говорит Лиодакис, ведущий автор исследования.

Поляризованный свет помог исследователям понять разрушение звезд

В конце 2020 года команда получила общественное предупреждение со спутника Gaia о ядерном переходном событии в соседней галактике, обозначенной как AT 2020mot. Затем исследователи наблюдали AT 2020mot в широком диапазоне длин волн, включая наблюдения оптической поляризации и спектроскопии, проведенные на Северном оптическом телескопе (NOT), принадлежащем Университету Турку. Наблюдения, проведенные в НОТ, особенно помогли сделать это открытие возможным. Кроме того, поляризационные наблюдения проводились в рамках курса наблюдательной астрономии для старшеклассников.

«Северный оптический телескоп и поляриметр, которые мы используем в исследовании, сыграли важную роль в наших усилиях по пониманию сверхмассивных черных дыр и их окружения», — говорит доктор исследований Дженни Йорманайнен из FINCA и Университета Турку, которая руководила наблюдениями и анализом поляризации с помощью NOT.

Исследователи обнаружили, что оптический свет, исходящий от AT 2020mot, был сильно поляризован и менялся со временем. Несмотря на несколько попыток, ни один из радио- или рентгеновских телескопов не смог обнаружить излучение от события до, во время или даже через несколько месяцев после пика вспышки.

«Когда мы увидели, насколько поляризована AT2020mot, мы сразу подумали о струе, вылетающей из черной дыры, как мы часто наблюдаем вокруг сверхмассивных черных дыр, аккрецирующих окружающий газ. Однако никакого самолета там не было», — говорит Элина Линдфорс, научный сотрудник Университета Турку и FINCA.

Команда астрономов поняла, что данные наиболее точно соответствуют сценарию, когда поток звездного газа сталкивается сам с собой и образует толчки вблизи перицентра и апоцентра своей орбиты вокруг черной дыры. Тогда толчки усиливают и упорядочивают магнитное поле в звездном потоке, что естественным образом приводит к сильно поляризованному свету. Уровень оптической поляризации был слишком высок, чтобы его можно было объяснить большинством моделей, а тот факт, что он менялся со временем, делал его еще сложнее.

«Все модели, которые мы рассматривали, не могли объяснить наблюдения, за исключением модели приливного удара», — отмечает Карри Колйонен, который был астрономом в FINCA во время наблюдений, а сейчас работает в Норвежском университете науки и технологий (NTNU).

Исследователи продолжат наблюдать за поляризованным светом, исходящим от TDE, и вскоре могут узнать больше о том, что происходит после разрушения звезды.

Ссылка: «Оптическая поляризация от ударных волн сталкивающихся звездных потоков в случае приливного разрушения» И. Лиодакиса, К.И. Колйонена, Д. Блинова, Э. Линдфорса, К.Д. Александра, Т. Ховатты, М. Бертона, А. Хайела, Дж. Йорманайнена, К. Курумпацакиса, Н. Мандаракаса и К. Нильссона, 11 мая 2023 г., Наука.
DOI: 10.1126/science.abj9570

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме