Ve středu naší galaxie sídlí a Supermasivní černá díra (SMBH) známý jako Střelec A . Na základě probíhajících pozorování astronomové určili, že tento SMBH měří 44 milionů km (27,34 milionů mil) v průměru a má odhadovanou hmotnost 4,31 milionů slunečních hmotností. Občas se hvězda zatoulá příliš blízko k Sag A a bude roztržena v násilném procesu známém jako událost narušení přílivu (TDE).
Tyto události způsobují uvolnění jasných záblesků záření, které astronomům dávají vědět, že hvězda byla spotřebována. Bohužel, po celá desetiletí astronomové nebyli schopni rozlišit tyto události od jiných galaktických jevů. Ale díky a nové studium od mezinárodního týmu astrofyziků mají nyní astronomové jednotný model, který vysvětluje nedávná pozorování těchto extrémních událostí.
Studie – která se nedávno objevila vAstrophysical Journal Letterspod názvem ' Jednotný model pro události narušení přílivu a odlivu “ – vedla Dr. Jane Lixin Dai, fyzička s Centrum temné kosmologie institutu Nielse Bohra . Připojili se k ní členové z Joint Space-Science Institute na Marylandské univerzitě a University of California Santa Cruz (UCSC).
Ilustrace supermasivní černé díry ve středu Mléčné dráhy. Kredit: NRAO/AUI/NSF
Jak Enrico Ramirez-Ruiz – profesor a předseda astronomie a astrofyziky na UC Santa Cruz, profesor Nielse Bohra na Kodaňské univerzitě a spoluautor článku – vysvětlil v UCSC tisková zpráva :
'Až v posledním desetiletí jsme byli schopni odlišit TDE od jiných galaktických jevů a nový model nám poskytne základní rámec pro pochopení těchto vzácných událostí.'
Ve většině galaxií SMBH aktivně nespotřebovávají žádný materiál, a proto nevyzařují žádné světlo, což je odlišuje od galaxií, které mají Aktivní galaktická jádra (AGN). Události narušení přílivu a odlivu jsou proto vzácné a v typické galaxii se vyskytují pouze jednou za 10 000 let. Když se však hvězda skutečně roztrhne, dojde k uvolnění intenzivního množství záření. Jako Dr. Dai vysvětlil :
„Je zajímavé vidět, jak se materiály dostávají do černé díry za tak extrémních podmínek. Když černá díra požírá hvězdný plyn, je emitováno obrovské množství záření. Záření je to, co můžeme pozorovat, a pomocí něj můžeme porozumět fyzice a vypočítat vlastnosti černé díry. Díky tomu je nesmírně zajímavé pátrat po událostech narušení přílivu a odlivu.“
Ilustrace emisí z události narušení slapu ukazuje v řezu, co se stane, když materiál z narušené hvězdy pohltí černá díra. Kredit: Jane Lixin Dai
V posledních několika letech bylo pomocí širokoúhlých optických a UV transientních průzkumů a také rentgenových teleskopů detekováno několik desítek kandidátů na přílivové narušení (TDE). I když se očekává, že fyzika bude pro všechny TDE stejná, astronomové si všimli, že se zdá, že existuje několik různých tříd TDE. Zatímco některé vyzařují převážně rentgenové záření, jiné vyzařují převážně viditelné a ultrafialové světlo.
V důsledku toho se teoretici snažili porozumět rozmanitým pozorovaným vlastnostem a vytvořit koherentní model, který je dokáže všechny vysvětlit. V zájmu svého modelu Dr. Dai a její kolegové zkombinovali prvky z obecné teorie relativity, magnetických polí, záření a hydrodynamiky plynů. Tým také spoléhal na nejmodernější výpočetní nástroje a některé nedávno získané velké počítačové clustery financované Villum Foundation pro Jense Hjortha (vedoucí DARK Cosmology Center), americkou National Science Foundation a NASA.
Pomocí modelu, který byl výsledkem, tým dospěl k závěru, že rozdíly v pozorování jsou způsobeny zorným úhlem pozorovatele. V podstatě jsou různé galaxie orientovány náhodně s ohledem na pozorovatele na Zemi, kteří vidí různé aspekty TDE v závislosti na jejich orientaci. Jako Ramirez-Ruiz vysvětlil :
'Je to jako závoj, který zakrývá část šelmy.' Z některých úhlů vidíme obnaženou šelmu, ale z jiných úhlů vidíme šelmu krytou. Šelma je stejná, ale naše vnímání se liší.“
Umělecký dojem z Velkého synoptického průzkumného dalekohledu. Kredit: lsst.org
V nadcházejících letech se očekává, že řada plánovaných výzkumných projektů poskytne mnohem více údajů o TDE, což pomůže rozšířit pole výzkumu tohoto fenoménu. Mezi ně patří přechodový průzkum experimentu Young Supernova (YSE), který bude řídit DARK Cosmology Center v Niels Bohr Institute a UC Santa Cruz, a Velké synoptické průzkumné dalekohledy (LSST) se staví v Chile.
Podle Dr. Dai tento nový model ukazuje, co mohou astronomové očekávat, že uvidí TDE z různých úhlů, a umožní jim začlenit různé události do koherentního rámce. 'Během několika let budeme pozorovat stovky až tisíce událostí narušení přílivu a odlivu,' řekla. 'To nám dá spoustu ‚laboratoří‘ k testování našeho modelu a jeho použití k tomu, abychom porozuměli více o černých dírách.'
Toto vylepšené pochopení toho, jak černé díry příležitostně konzumují hvězdy, také poskytne další testy pro obecnou relativitu, výzkum gravitačních vln a pomůže astronomům dozvědět se více o vývoji galaxií.
Další čtení: UCSC , Astrophysical Journal Letters