Откријте мистерију догађаја плимских поремећаја

Универзум је насилно место тако да се живот звезде овде може прекинути. Ово се дешава када се звезда нађе у „лошем“ комшилуку, посебно близу масивног кластера Црна рупа.

Ове црне рупе, које имају масу милионе или чак милијарде пута већу од нашег Сунца, обично се налазе у центрима тихих галаксија. Како се звезда удаљава од црне рупе, она доживљава гравитационо повлачење из супермасивне црне рупе, која на крају превазилази силе које одржавају звезду нетакнутом. Ово доводи до прекида или уништења звезде, што је догађај познат као догађај плиме и осеке (ТДЕ).

„Након што се звезда распрсне, њен гас формира акрециони диск око црне рупе. Светле експлозије са диска се могу посматрати на скоро свим таласним дужинама, посебно телескопима и сателитима који детектују рендгенске зраке“, каже постдокторски истраживач Ианнис Лиоудакис са Универзитета у Туркуу и Финског центра за астрономију. ЕСО (винца).

До недавно, само неколико истраживача је знало за ТДЕ, пошто није било много експеримената који би могли да га открију. Међутим, последњих година научници су развили алате за праћење више ТДЕ. Занимљиво, али можда и није изненађујуће, ова запажања су довела до нових мистерија које истраживачи тренутно проучавају.

„Запажања из експеримената великих размера са оптичким телескопима открила су да велики број ТДЕ не производи рендгенске зраке иако се рафали видљиве светлости могу јасно детектовати. Ово откриће је у супротности са нашим основним разумевањем еволуције звездане материје поремећене у ТДЕ“, примећује Лиодакис.

У случају плиме и осеке, звезда се помера довољно близу супермасивне црне рупе да гравитационо повлачење црне рупе савија звезду док је не уништи (Слика 1). Међузвездана материја из уништене звезде формира елиптични ток око црне рупе (слика 2). Плимни удари се формирају око црне рупе док се гас удара на свом путу назад након орбити око црне рупе (слика 3). Плимни удари стварају светле рафале поларизоване светлости видљиве на оптичким и ултраљубичастим таласним дужинама. Временом, гас из уништене звезде формира акрециони диск око црне рупе (слика 4) док се полако увлачи у црну рупу. Напомена: Величина слике није тачна. Заслуге: Јенни Гурманинен

Студија објављена у часопису науке Међународни тим астронома предвођен Финским центром за астрономију са ЕСО-ом сугерише да би поларизована светлост која долази из ТДЕ могла бити кључ за решавање ове загонетке.

Уместо формирања светле рендгенске акреције диска око црне рупе, избијање примећено у оптичком и ултраљубичастом светлу откривеном у многим ТДЕ може да потиче од плимских удара. Ови удари се формирају далеко од црне рупе док гас из уништене звезде удари саму себе на свом путу назад након што обиђе црну рупу. Светао рендгенски акрецијски диск би се формирао касније у овим догађајима.

„Поларизација светлости може да пружи јединствене информације о фундаменталним процесима у астрофизичким системима. Поларизована светлост коју смо измерили из ТДЕ може се објаснити само овим плимним ударима“, каже Лиоудакис, водећи аутор студије.

Поларизовано светло помогло је истраживачима да разумеју уништавање звезда

Тим је крајем 2020. добио јавно упозорење са сателита Гаиа о пролазном нуклеарном догађају у оближњој галаксији идентификованој као АТ 2020мот. Истраживачи су затим посматрали АТ 2020мот у широком опсегу таласних дужина, укључујући опсервације оптичке поларизације и спектроскопије спроведене на Скандинавском оптичком телескопу (НОТ), у власништву Универзитета у Туркуу. Запажања направљена на НОТ-у су била од посебне помоћи у омогућавању овог открића. Поред тога, посматрања поларизације вршена су у оквиру курса опсервационе астрономије за средњошколце.

„Скандинавски оптички телескоп и полариметар који користимо у студији били су кључни у нашим напорима да разумемо супермасивне црне рупе и њихово окружење“, каже докторски истраживач Јенни Јорманинен са ФИНЦА и Универзитета у Туркуу који је водио посматрања и анализу поларизације са НОТ.

Истраживачи су открили да је оптичка светлост која долази из АТ 2020мот била високо поларизована и мењала се током времена. Упркос многим покушајима, ни радио ни рендгенски телескопи нису били у стању да открију радијацију од догађаја пре, током или чак месецима након врхунца ерупције.

„Када смо видели колико је поларизован АТ2020мот, одмах смо помислили на млаз који избија из црне рупе, као што често посматрамо око супермасивних црних рупа које акумулирају околни гас. Међутим, никакав млаз није пронађен“, каже Елена Линдфорс, научни сарадник на Универзитету Турку и Фенца.

Тим астронома је схватио да се подаци уско поклапају са сценаријем где се ток међузвезданог гаса судара са самим собом и формира избочине близу центра и испред своје орбите око црне рупе. Шокови затим појачавају магнетно поље и распоређују га у звездани ток који ће природно резултирати високо поларизованом светлошћу. Ниво оптичке поларизације био је превисок да би га већина модела могла објаснити, а чињеница да се мењао током времена га је додатно отежавала.

„Сви модели које смо гледали нису могли да објасне запажања, осим модела плимног удара“, примећује Кари Колионен, који је био астроном у ФИНЦА-и у време посматрања, а сада ради на Норвешком универзитету за науку и технологију (НТНУ).

Истраживачи ће наставити да прате поларизовану светлост која долази из ТДЕ-а и ускоро би могли открити више о томе шта се дешава након пада звезде.

Референца: „Оптичка поларизација од судара звезданог тока у случају поремећаја осеке“ И.А. Леодакис, КИИ Кољонен, Д. Блинов, Е. Линдфорс, КД Алекандер, Т. Ховатта, М. Бертон, А. Хајела, Ј. Јорманаинен, К. Коуроумпатзакис, Н. Мандаракас и К.
ДОИ: 10.1126/сциенце.абј9570