Wenn ein Stern dem Ereignishorizont eines supermassiven Schwarzen Lochs zu nahe kommt, kommt es zu starken Flutwellen
1. März 2021 während der automatisiertenBei der Himmelsdurchmusterung der Zwicky Transient Facility entdeckten Forscher zum ersten Mal das Gezeitenstörungsereignis AT2021ehb. Seine Quelle war ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie, die nur 250 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Astrophysiker begannen fast zu Beginn der Zerstörung mit der Beobachtung, als sie ihren Höhepunkt noch nicht erreicht hatte, und untersuchten dieses Ereignis mehr als ein Jahr lang.
Was ist passiert?
Seit der Entdeckung von AT2021ehb sind mehrereTeleskope haben beobachtet, was passiert, wenn ein Stern seinem Schwarzen Loch zu nahe kommt. Dieses Gezeitenstörungsereignis fand in einer Galaxie mit einem zentralen Schwarzen Loch statt, das etwa 10 Millionen Sonnenmassen hat.
Ein System lokalisiert nur 250 Millionen LichtJahre von der Erde entfernt, wurde das fünftfernste bekannte Beispiel für die Zerstörung eines Sterns durch ein supermassereiches Schwarzes Loch. Im Gegensatz zu näheren Ereignissen wurde AT2021ehb jedoch recht früh entdeckt und zum ersten Mal gleichzeitig im Röntgen-, Ultraviolett-, optischen und Radiobereich untersucht.
Wie kommt es zu Gezeitenstörungen?
Wenn ein Stern Schwarz zu nahe kommtLoch, starke Schwerkraft dehnt den Stern aus, bis er zu einem langen Fluss aus heißem Gas wird. Der Gasstrom wirbelt um das Schwarze Loch und seine Teilchen kollidieren miteinander.
Es wird angenommen, dass die Kollision von Gas einen Schock erzeugtWellen und ausströmende Gasströmungen, die Strahlung sowohl im sichtbaren Licht als auch in anderen Wellenlängenbereichen (ultraviolette Strahlung und Röntgenstrahlung) erzeugen.
Im Verlauf des GezeitenstörungsereignissesDas Material beginnt sich in einer Scheibe abzulagern, die das Schwarze Loch umkreist, wie Wasser, das durch einen Abwasserkanal wirbelt, wobei die Reibung niederenergetische Röntgenstrahlen erzeugt. Im Fall von AT2021ehb ereignete sich diese gesamte Abfolge von Ereignissen vom Beginn der Spaghettifizierung des Sterns bis zur Bildung der Scheibe in nur 100 Tagen.
Was haben Astrophysiker gelernt?
Ungefähr 300 Tage nach dem EreignisGezeitenstörung zum ersten Mal identifiziert wurde, begannen Astrophysiker, den Satelliten NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescopic Array) der NASA zu verwenden, um das Schwarze Loch zu beobachten. Dies ist das röntgenempfindlichste Weltraumteleskop.
Satellit entdeckt Koronawolke um Schwarzes Lochheißes Plasma, das vom Stern übrig geblieben ist. Dies war äußerst ungewöhnlich, da die Bildung einer Korona normalerweise von Ausstößen von Jets oder relativistischen Jets begleitet wird – Plasmaströmen, die aus dem Zentrum eines Schwarzen Lochs entweichen. In AT2021ehb gab es jedoch keine Jets.
Die Autoren der dazu veröffentlichten StudieWoche im Astrophysical Journal stellen fest, dass Koronas Röntgenstrahlen mit höherer Energie aussenden als jeder andere Teil eines Schwarzen Lochs, aber die Astrophysiker wissen immer noch nicht, woher das Plasma kommt oder wie genau es so heiß wird.
Wir haben noch nie ein solches Gezeitenereignis gesehenZerstörung mit Röntgenstrahlen wie dieser, ohne das Vorhandensein eines Jets, und das ist wirklich beeindruckend, weil es bedeutet, dass wir möglicherweise trennen können, was Jets und was Korona verursacht.
Yuhan Yao, Doktorand am Caltech Pasadena und Hauptautor der Studie
Die Forscher weisen auf aktuelle Beobachtungen hinschlagen vor, dass die Bildung der Korona eines Schwarzen Lochs „etwas mit Magnetfeldern zu tun hat“. Sie hoffen, dass zukünftige Beobachtungen helfen werden, die Physik dieses Prozesses zu erklären.
Was ist an Gezeitenstörung interessant?
Die meisten supermassereichen Schwarzen Löcher sind umgeben vonheißes Gas, das sich über Tausende und Millionen von Jahren angesammelt hat. Es ist äußerst schwierig, diese Prozesse zu untersuchen. Gezeitenstörungen treten in der Nähe von Schwarzen Löchern auf, dauern jedoch nur wenige Wochen oder Monate. Gleichzeitig sind sie viel heller als einzelne Staub- und Gaspartikel, die in der Nähe eines Schwarzen Lochs eine Scheibe bilden.
Helligkeit und kurze Dauer der EreignisseDie Gezeitenstörung hilft Astrophysikern, in begrenzter Zeit zu lernen, wie die Schwerkraft eines Schwarzen Lochs Materieteilchen kontrolliert, was Schwarze Löcher sind und welche Physik am Ereignishorizont am Werk ist.
Die Gezeitenstörung ist eine Art Weltraumlabor. Sie sind unser Echtzeit-Fenster in das massive Schwarze Loch, das im Zentrum der Galaxie lauert.
Suvi Gezari, Astronom am Space Telescope Science Institute in Baltimore und Co-Autor der Studie
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Auf dem Cover: Künstlerische Darstellung des Gezeitenstörungsereignisses AT2021ehb. Bild: NASA/JPL-Caltech