Zdarzenie zakłócenia pływów

Zdarzenie rozerwania pływów (TDE) to zjawisko astronomiczne , które występuje, gdy gwiazda zbliża się wystarczająco blisko supermasywnej czarnej dziury (SMBH), aby zostać rozerwana przez siłę pływową czarnej dziury , doświadczając spagetyfikacji . Część masy gwiazdy może zostać przechwycona przez dysk akrecyjny wokół czarnej dziury (jeśli gwiazda znajduje się na orbicie parabolicznej), co skutkuje tymczasowym rozbłyskiem promieniowania elektromagnetycznego ponieważ materia w dysku jest pochłaniana przez czarną dziurę. Według wczesnych prac, rozerwanie pływowe powinno być nieuniknioną konsekwencją aktywności masywnych czarnych dziur ukrytych w jądrach galaktyk, podczas gdy późniejsi teoretycy doszli do wniosku, że wynikająca z tego eksplozja lub rozbłysk promieniowania z akrecji gwiezdnych szczątków może być unikalnym drogowskazem dla obecność uśpionej czarnej dziury w centrum normalnej galaktyki. Czasami gwiazda może przetrwać spotkanie z SMBH i powstaje pozostałość. Zdarzenia te nazywane są częściowymi TDE.

Historia

Fizyk John A. Wheeler zasugerował, że rozpad gwiazdy w ergosferze obracającej się czarnej dziury może wywołać przyspieszenie uwolnionego gazu do prędkości relatywistycznych przez tak zwany „efekt tubki pasty do zębów”. Wheelerowi udało się zastosować relatywistyczne uogólnienie klasycznego newtonowskiego problemu zakłóceń pływowych do sąsiedztwa czarnej dziury Schwarzschilda lub Kerra . Jednak te wczesne prace ograniczały swoją uwagę do nieściśliwych modeli gwiazd lub gwiazd penetrujących nieznacznie w promień Roche'a , warunki, w których pływy miałyby małą amplitudę.

W 1976 roku astronomowie Juhan Frank i Martin J. Rees z Cambridge Institute of Astronomy zbadali możliwość występowania czarnych dziur w centrach galaktyk i gromad kulistych , określając krytyczny promień, poniżej którego gwiazdy są zakłócane i połykane przez czarną dziurę, co sugeruje, że możliwe jest obserwowanie tych zdarzeń w niektórych galaktykach. Ale w tamtym czasie angielscy badacze nie zaproponowali żadnego precyzyjnego modelu ani symulacji.

Ta spekulacyjna prognoza i ten brak narzędzi teoretycznych wzbudziły ciekawość Jean-Pierre'a Lumineta i Brandona Cartera z Obserwatorium Paryskiego na początku lat 80. XX wieku, którzy wymyślili koncepcję TDE. Ich pierwsze prace zostały opublikowane w 1982 r. w czasopiśmie Nature iw 1983 r. w Astronomy & Astrophysics . Autorom udało się opisać zaburzenia pływowe w sercu aktywnych jąder galaktycznych (AGN) w oparciu o model „gwiezdnej eksplozji naleśników”, używając wyrażenia Lumineta, model opisujący pole pływowe generowane przez supermasywną czarną dziurę oraz efekt, który nazwali „detonacją naleśników”, aby zakwalifikować wybuch promieniowania wynikający z tych zakłóceń . Później, w 1986 roku, Luminet i Carter opublikowali w czasopiśmie Astrophysical Journal Supplement analizę obejmującą wszystkie przypadki TDE, a nie tylko 10% produkujących „spaghettifications” i inne „pancakes flambée”.

Dopiero dziesięć lat później, w 1990 r., pierwsi kandydaci zgodni z TDE zostali wykryci podczas przeglądu rentgenowskiego „All Sky” satelity ROSAT firmy DLR i NASA. Od tego czasu odkryto kilkanaście kandydatów, w tym bardziej aktywne źródła w świetle ultrafioletowym lub widzialnym, z powodu, który pozostał tajemniczy.

Odkrycie

Ostatecznie teorię Lumineta i Cartera potwierdziły obserwacje spektakularnych erupcji powstałych w wyniku nagromadzenia się gwiezdnych szczątków przez masywny obiekt znajdujący się w sercu AGN (np. NGC 5128 lub NGC 4438), a także w sercu Mlecznej Droga (Sgr A*). Teoria TDE wyjaśnia nawet superjasną supernową SN 2015L , lepiej znaną pod kryptonimem ASASSN-15lh, supernową, która eksplodowała tuż przed wchłonięciem pod horyzont masywnej czarnej dziury.

Obecnie wszyscy znani kandydaci na TDE i TDE są wymienieni w „Otwartym katalogu TDE” prowadzonym przez Harvard CfA, który od 1999 r. zawierał 98 wpisów.

Nowe obserwacje

We wrześniu 2016 roku zespół z University of Science and Technology of China w Hefei , Anhui , Chiny , ogłosił, że korzystając z danych z NASA Wide-field Infrared Survey Explorer , zaobserwowano gwiezdne rozerwanie pływowe w znanej czarnej dziurze. Inny zespół z Johns Hopkins University w Baltimore , Maryland , USA, wykrył trzy dodatkowe zdarzenia. W każdym przypadku astronomowie postawili hipotezę, że astrofizyczny dżet stworzony przez umierającą gwiazdę emitowałby promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie, które byłoby pochłaniane przez pył otaczający czarną dziurę i emitowane jako promieniowanie podczerwone. Nie tylko wykryto tę emisję w podczerwieni, ale doszli do wniosku, że opóźnienie między emisją promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego przez dżet a emisją promieniowania podczerwonego przez pył może być wykorzystane do oszacowania rozmiaru czarnej dziury pożerającej gwiazdę.

We wrześniu 2019 roku naukowcy korzystający z satelity TESS ogłosili, że byli świadkami rozerwania pływowego o nazwie ASASSN-19bt , oddalonego o 375 milionów lat świetlnych.

W lipcu 2020 roku astronomowie zgłosili obserwację „kandydata na twarde rozerwanie pływów” związanego z ASASSN-20hx, znajdującego się w pobliżu jądra galaktyki NGC 6297, i zauważyli, że obserwacja była jednym z „bardzo nielicznych zdarzeń rozerwania pływów z twardym prawem mocy Widma rentgenowskie ”.

Promień zakłóceń pływowych

Promień zakłóceń pływowych to odległość, z jakiej czarna dziura o masie $} .$ zbliżającą się gwiazdę o promieniu $R ^ {*}}$$\ displaystyle R_$$T$ i masa , podane w przybliżeniu przez: ${\ Displaystyle M ^ {*}}$

${\ Displaystyle R_ {T} \ ok. R ^ {*} ({\ Frac {M_ {BH}}} {M ^ {*}}}) ^ {\ frak {1}{3}}}$

Zwykle promień zakłóceń pływowych czarnej dziury jest większy niż jej promień Schwarzschilda , ${\ Displaystyle R_ {S} = {\ Frac {2GM} {c ^ {2}}}$ } ale biorąc pod uwagę promień i masę ustalonej gwiazdy, istnieje masa czarnej dziury, w której oba promienie stają się równe, co oznacza, że ​​w tym momencie gwiazda po prostu zniknie, zanim zostanie rozerwana.

Zobacz też

• Rozbłysk gamma # Zdarzenia zakłócające pływy
• Super miękkie źródło promieniowania rentgenowskiego # Wybuchy o dużej amplitudzie
• RX J1242-11

• Parsons, Jeff (23 października 2015). „Zobacz, co się stanie, gdy czarna dziura rozerwie gwiazdę” . lustro . Źródło 26 listopada 2016 r .
• „Naukowcy po raz pierwszy dostrzegają gwiazdę zjadającą czarną dziurę, wyrzucającą szybki rozbłysk” . Źródło 26 listopada 2016 r .
• „Supermasywna czarna dziura ASSASSN 14LI niszcząca gwiazdę podobną do Słońca” . Wiadomości ABC . 27 listopada 2015 . Źródło 26 listopada 2016 r .
• Parsons, Jeff (6 października 2016). „Gigantyczna„ wędrująca ”supermasywna czarna dziura przedziera się przez galaktykę” . lustro . Źródło 26 listopada 2016 r .

Linki zewnętrzne

• Katalog Open TDE , katalog zgłaszanych zdarzeń związanych z zakłóceniami pływowymi.