Kun tähti tulee liian lähelle supermassiivisen mustan aukon tapahtumahorisonttia, voimakkaat vuorovesihuiput
1.3.2021 automatisoinnin aikanaZwicky Transient Facility all-sky -tutkimuksen tutkijat ovat havainneet vuorovesihäiriötapahtuman AT2021ehb ensimmäistä kertaa. Sen lähde oli supermassiivinen musta aukko galaksin keskustassa, joka sijaitsee vain 250 miljoonan valovuoden päässä Maasta. Astrofyysikot aloittivat havainnoinnin melkein tuhon alussa, kun se ei ollut vielä saavuttanut huippuaan, ja tutkivat tätä tapahtumaa yli vuoden ajan.
Mitä tapahtui?
AT2021ehb:n löytämisen jälkeen useitateleskoopit ovat havainneet, mitä tapahtuu, kun tähti tulee liian lähelle mustaa aukkoaan. Tämä vuorovesihäiriö tapahtui galaksissa, jonka keskellä oli noin 10 miljoonaa kertaa auringon massa oleva musta aukko.
Järjestelmä, joka sijaitsee vain 250 miljoonaa valoavuotta Maasta, tuli viidenneksi kauimpana tunnettu esimerkki supermassiivisen mustan aukon aiheuttamasta tähden tuhoutumisesta. Mutta toisin kuin läheisempiä tapahtumia, AT2021ehb löydettiin melko varhain ja sitä tutkittiin ensimmäistä kertaa samanaikaisesti röntgen-, ultravioletti-, optisella ja radioalueella.
Miten vuorovesihäiriöt tapahtuvat?
Kun tähti tulee liian lähelle mustaareikä, voimakas painovoima venyttää tähteä, kunnes siitä tulee pitkä kuuma kaasujoki. Kaasuvirtaus pyörii mustan aukon ympärillä, ja sen hiukkaset törmäävät toisiinsa.
Uskotaan, että kaasun törmäys saa aikaan iskunaallot ja ulospäin suuntautuvat kaasuvirrat, jotka tuottavat säteilyä sekä näkyvässä valossa että muilla aallonpituusalueilla (ultraviolettisäteily ja röntgensäteet).
Vuorovesihäiriötapahtuman edetessämateriaali alkaa asettua mustaa aukkoa kiertävään kiekkoon kuin vesi, joka pyörii viemärin läpi, jolloin kitka tuottaa matalan energian röntgensäteitä. AT2021ehb:n tapauksessa koko tämä tapahtumasarja tähden spagettimuodostuksen alusta levyn muodostumiseen tapahtui vain 100 päivässä.
Mitä astrofyysikot ovat oppineet?
Noin 300 päivää tapahtuman jälkeenVuorovesihäiriö tunnistettiin ensimmäistä kertaa, astrofyysikot alkoivat käyttää NASAn NuSTAR-satelliittia (Nuclear Spectroscopic Telescopic Array) mustan aukon tarkkailuun. Tämä on röntgensäteelle herkin avaruusteleskooppi.
Satelliitti löytää koronapilven mustan aukon ympäriltätähdestä jäänyt kuuma plasma. Tämä oli äärimmäisen epätavallista, koska koronan muodostumiseen liittyy yleensä suihkujen tai relativististen suihkujen - mustan aukon keskustasta karkaavia plasmavirtoja. AT2021ehb:ssä ei kuitenkaan ollut suihkukoneita.
Tutkimuksen kirjoittajat julkaisivat tästäViikko Astrophysical Journalissa huomauttaa, että koronat lähettävät korkeamman energian röntgensäteitä kuin mikään muu mustan aukon osa, mutta astrofyysikot eivät vieläkään tiedä, mistä plasma tulee tai miten se kuumenee.
Emme ole koskaan nähneet tällaista vuorovesitapahtumaatuhoaminen tällaisilla röntgensäteillä ilman suihkua, ja se on todella vaikuttavaa, koska se tarkoittaa, että voimme mahdollisesti erottaa, mikä aiheuttaa suihkuja ja mikä aiheuttaa koronaa.
Yuhan Yao, Caltech Pasadenan jatko-opiskelija ja tutkimuksen johtava kirjoittaja
Tutkijat huomauttavat, että nykyiset havainnotviittaavat siihen, että mustan aukon koronan muodostumisella "on jotain tekemistä magneettikenttien kanssa". He toivovat, että tulevat havainnot auttavat selittämään tämän prosessin fysiikan.
Mitä mielenkiintoista vuorovesihäiriöissä on?
Suurin osa supermassiivisista mustista aukoista on ympäröitykuuma kaasu, joka on kertynyt tuhansien ja miljoonien vuosien aikana. Näitä prosesseja on erittäin vaikea tutkia. Vuorovesihäiriötapahtumat tapahtuvat mustien aukkojen lähellä, mutta kestävät vain muutaman viikon tai kuukauden. Samaan aikaan ne ovat paljon kirkkaampia kuin yksittäiset pöly- ja kaasuhiukkaset, jotka muodostavat levyn mustan aukon lähellä.
Kirkkaus ja tapahtumien lyhyt kestoVuorovesihäiriöt auttavat astrofyysikoita oppimaan rajoitetussa ajassa kuinka mustan aukon painovoima hallitsee ainehiukkasia, mitä mustat aukot ovat ja mikä fysiikka toimii tapahtumahorisontissa.
Vuorovesihäiriöt ovat eräänlainen avaruuslaboratorio. Ne ovat reaaliaikainen ikkunamme valtavaan mustaan aukkoon, joka väijyy galaksin keskellä.
Suvi Gezari, tähtitieteilijä Space Telescope Science Institutessa Baltimoressa ja tutkimuksen toinen kirjoittaja
Lue lisää:
Einstein on jälleen väärässä ja hänen pääteoriansa kirjoitettiin uudelleen: kuinka se muuttaa maailmaa
Julkaistu testivideo maailman ensimmäisestä 11 lavasta varustetusta potkurista
Kävi ilmi, kuinka vanhaa vettä juomme tänään
Kannessa: Taiteellinen kuva AT2021ehb vuorovesihäiriötapahtumasta. Kuva: NASA/JPL-Caltech