Når en stjerne kommer for tæt på begivenhedshorisonten af et supermassivt sort hul, stiger kraftige tidevandsbølger
1. marts 2021 under den automatiseredeForskere i Zwicky Transient Facility-undersøgelsesundersøgelser har opdaget tidevandsafbrydelsen AT2021ehb for første gang. Dens kilde var et supermassivt sort hul i centrum af en galakse, der ligger kun 250 millioner lysår fra Jorden. Astrofysikere begyndte at observere næsten helt i begyndelsen af ødelæggelsen, da den endnu ikke havde nået sit højdepunkt, og studerede denne begivenhed i mere end et år.
Hvad er der sket?
Siden opdagelsen af AT2021ehb har flereteleskoper har observeret, hvad der sker, når en stjerne kommer for tæt på sit sorte hul. Denne tidevandsafbrydelse fandt sted i en galakse med et centralt sort hul omkring 10 millioner gange solens masse.
Et system placeret kun 250 millioner lysår fra Jorden, blev det femte længst kendte eksempel på ødelæggelsen af en stjerne af et supermassivt sort hul. Men i modsætning til nærmere begivenheder blev AT2021ehb opdaget ret tidligt og blev undersøgt for første gang samtidigt i røntgen-, ultraviolet-, optisk- og radioområdet.
Hvordan opstår tidevandsforstyrrelser?
Når en stjerne kommer for tæt på sorthul, strækker stærk tyngdekraft stjernen, indtil den bliver en lang flod af varm gas. Gasstrømmen hvirvler rundt om det sorte hul, og dens partikler kolliderer med hinanden.
Det menes, at kollisionen af gas skaber chokbølger og udadgående gasstrømme, der genererer stråling både i synligt lys og i andre bølgelængdeområder (ultraviolet stråling og røntgenstråler).
Efterhånden som tidevandsafbrydelsen skrider fremmaterialet begynder at sætte sig i en skive, der kredser om det sorte hul som vand, der spinder gennem en kloak, hvor friktionen genererer lavenergi røntgenstråler. I tilfældet med AT2021ehb fandt hele denne række af begivenheder fra starten af spaghettificering af stjernen til dannelsen af skiven sted på kun 100 dage.
Hvad har astrofysikere lært?
Cirka 300 dage efter begivenhedentidevandsafbrydelse blev identificeret for første gang, begyndte astrofysikere at bruge NASAs NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescopic Array) satellit til at observere det sorte hul. Dette er det mest røntgenfølsomme rumteleskop.
Satellit opdager koronaskyen omkring sort hulvarmt plasma tilbage fra stjernen. Dette var ekstremt usædvanligt, da dannelsen af en korona normalt er ledsaget af udstødninger af jetfly eller relativistiske jetfly - strømme af plasma, der undslipper fra midten af et sort hul. Der var dog ingen jetfly i AT2021ehb.
Forfatterne af undersøgelsen publicerede om detteuge i Astrophysical Journal bemærker, at koronaer udsender røntgenstråler med højere energi end nogen anden del af et sort hul, men astrofysikere ved stadig ikke, hvor plasmaet kommer fra, eller præcis hvordan det bliver så varmt.
Vi har aldrig set sådan en tidevandsbegivenhedødelæggelse med røntgenstråler som denne, uden tilstedeværelsen af en jet, og det er virkelig imponerende, fordi det betyder, at vi potentielt kan adskille, hvad der forårsager jetfly, og hvad der forårsager coronas.
Yuhan Yao, kandidatstuderende ved Caltech Pasadena og hovedforfatter af undersøgelsen
Forskerne bemærker, at aktuelle observationertyder på, at dannelsen af et sort huls korona "har noget at gøre med magnetiske felter." De håber, at fremtidige observationer vil hjælpe med at forklare fysikken i denne proces.
Hvad er interessant ved tidevandsforstyrrelser?
De fleste supermassive sorte huller er omgivet afvarm gas, der har akkumuleret gennem tusinder og millioner af år. Det er ekstremt vanskeligt at studere disse processer. Tidevandsforstyrrelser forekommer nær sorte huller, men varer kun et par uger eller måneder. Samtidig er de meget lysere end individuelle partikler af støv og gas, der danner en skive nær et sort hul.
Lysstyrke og kort varighed af begivenhedertidevandsafbrydelse hjælper astrofysikere med at lære på begrænset tid, hvordan tyngdekraften af et sort hul styrer stofpartikler, hvad sorte huller er, og hvad fysik der er på arbejde i begivenhedshorisonten.
Tidevandsafbrydelse er en slags rumlaboratorium. De er vores realtidsvindue ind i det massive sorte hul, der lurer i centrum af galaksen.
Suvi Gezari, astronom ved Space Telescope Science Institute i Baltimore og medforfatter af undersøgelsen
Læs mere:
Einstein tager fejl igen, og hans hovedteori blev omskrevet: hvordan det ændrer verden
Udgivet testvideo af verdens første propel med 11 blade
Det viste sig, hvor gammelt vandet vi drikker i dag
På forsiden: Kunstnerisk illustration af AT2021ehb tidevandsforstyrrelse. Billede: NASA/JPL-Caltech