Diverse

Noi dovezi confirmă în sfârșit teoria modului în care stelele devin mărunțite de găurile negre

Noi dovezi confirmă în sfârșit teoria modului în care stelele devin mărunțite de găurile negre
Sursa: The Union Journal

Când o stea se aventurează puțin prea aproape de o gaură neagră, știm – în linii mari – ce se întâmplă. Forțele de atracție intense distrug steaua în ceea ce se numește un eveniment de întrerupere a mareei, declanșând o ultimă explozie de lumină înainte ca resturile stelei să treacă dincolo de orizontul evenimentului.

Detaliile precise ale acestui element devorat au fost puțin mai greu de identificat. Teoretic, resturile ar trebui să se unească într-un disc în timp ce se învârte și cade pe gaura neagră – dar majoritatea evenimentelor de întrerupere a mareelor ​​(TDE) pe care am reușit să le observăm nu arată nicio dovadă a emisiei de raze X care să poată stabili prezența acest disc de acreție.

„În teoria clasică, flacăra TDE este alimentată de un disc de acumulare, producând raze X din regiunea interioară în care gazul fierbinte spiralează în gaura neagră. Dar pentru majoritatea TDE-urilor, nu vedem razele X – în mare parte strălucesc în lungimile de undă ultraviolete și optice – așa că s-a sugerat că, în locul unui disc, vedem emisiuni din coliziunea fluxurilor de resturi stelare.” A spus astronomul Tiara Hung de la Universitatea din California Santa Cruz.

Cum distrug găurile negre stelel care le cad în capcană

Asta i-a determinat pe unii astronomi să speculeze că un eveniment de întrerupere mare a stelelor este prea scurt pentru a se forma un disc de acreție. Dar cercetările noi au arătat altfel. Folosind observații optice și ultraviolete ale unui eveniment de întrerupere a mareelor, astronomii au găsit dovezi clare ale luminii schimbătoare așteptate pentru un disc rotativ de acumulare.

„Aceasta este prima confirmare solidă a formării de discuri de acumulare în aceste evenimente, chiar și atunci când nu vedem razele X”, a declarat astrofizicianul Enrico Ramirez-Ruiz, de la UCSC.

Evenimentul de perturbare în cauză a avut loc în centrul unei galaxii numită 2MASS J10065085 + 0141342, la 624 de milioane de ani lumină. Spre sfârșitul anului 2018, astronomii au descoperit flacăra din față, indicând că gaura neagră supermasivă din care aceasta perturba o stea, iar cercetătorii s-au hotărât să urmărească pe mai multe lungimi de undă în timp ce lumina evoluează. Ei au numit evenimentul de întrerupere a mareelor ​​la 2018hyz.

Ulterior, ei au putut să calculeze că o gaură neagră super-masivă de aproximativ câteva milioane de ori masa Soarelui a perturbat steaua. Dar a existat și altceva în observațiile spectroscopice – un vârf dublu în ceea ce este cunoscută sub numele de emisie Balmer, generată atunci când electronii din atomii de hidrogen trec la un nivel de energie mai scăzut.

„Mi-a căzut maxilarul și am știut imediat că acest lucru va fi interesant. Ceea ce s-a remarcat a fost linia de hidrogen – emisia din hidrogen gazos – care avea un profil cu vârf dublu, care era diferit de orice alt TDE pe care l-am văzut. A spus astrofizicianul Ryan Foley de la UCSC, care a văzut semnătura ciudată.

Acest vârf dublu de emisie largă Balmer într-un nucleu galactic activ este interpretat ca dovadă a unui disc de acumulare. În cazul în care aceste linii se încadrează în spectru pot prezenta dovezi de mișcare în deplasarea lor Doppler. Valurile de lumină care sunt emise de ceva care se mișcă spre noi sunt scurtate spre partea albastră a spectrului sau schimbate în albastru. Dar undele de lumină dintr-un obiect care se retrag sunt prelungite sau redescrise. Puteți vedea exemple ale ambelor în diagrama de mai jos:

Noi dovezi confirmă în sfârșit teoria modului în care stelele devin mărunțite de găurile negre

Sursa: Live Science

Când te uiți la un disc ca din unghiul drept, vei vedea dovezi ale ambelor schimbări: schimbarea de culoare din partea care se rotește spre tine și roșie din partea care se rotește. Poate fi folosit nu doar pentru a determina rotația, ci viteza acelei rotații.

„Cred că am avut noroc cu acesta. Simulările noastre arată că ceea ce observăm este foarte sensibil la înclinație. Există o orientare preferată pentru a vedea aceste caracteristici cu vârf dublu și o orientare diferită pentru a vedea emisiile de raze X”. A spus Ramirez-Ruiz, care în 2018 a fost co-autor al unei lucrări care prezintă un model unificat pentru evenimente de întrerupere a mareelor.

Deoarece AT 2018hyz a continuat să evolueze de-a lungul mai multor luni, echipa a continuat să ia observații pe mai multe lungimi de undă, comparându-le cu alte TDE, precum și cu simulări și modele. Ei au stabilit că discul de acreție a fost format din aproximativ 5 la sută din masa inițială a stelei – și că s-a format incredibil de rapid, în intervalul unei luni.

Interpretarea de către echipă a originii unui disc pentru emisia Balmer cu vârf dublu nu este singură. În mod independent, o echipă internațională de cercetători condusă de astronomul Phil Short de la Universitatea din Edinburgh din Scoția a ajuns la aceeași concluzie.

Într-o lucrare pre-tipărită trimisă la Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Short și echipa sa notează că „AT 2018hyz este primul TDE în care s-au observat linii de emisii clare, cu vârf dublu și oferă dovezi observaționale puternice că discurile de acumulare formează cel puțin unele TDE și sunt o sursă semnificativă a luminozității observate”.

Există încă mistere de rezolvat. Short și echipa sa remarcă faptul că vârfurile duble au apărut doar pentru scurt timp înainte de dispariție și nu știu de ce. În plus, Hung și echipa ei atrag atenția asupra absenței vârfurilor duble în alte observații TDE. Ambele grupuri sugerează că ar putea face bine să acordăm o atenție mai mare TDE-urilor în viitor. Cercetările echipei Hung au fost acceptate în The Astrophysical Journal și sunt disponibile pe arXiv.