Głębokie zapadlisko grawitacyjne połyka sąsiadującą gwiazdę

Czarne dziury to zbieracze, a nie łowcy. Czyhają, aż gwiazda przejdzie obok. Kiedy gwiazda zbliży się wystarczająco blisko, grawitacyjny uścisk czarnej dziury gwałtownie rozerwie ją na strzępy i niechlujnie pochłonie zawarte w niej gazy, wydzielając jednocześnie intensywne promieniowanie. Astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a zarejestrowali szczegółowo ostatnie chwile gwiazdy, gdy zostaje ona pochłonięta przez czarną dziurę.

Są one określane jako „zdarzenia związane z zakłóceniami pływów”. Ale sformułowanie przeczy złożonej, surowej przemocy spotkania z czarną dziurą. Istnieje równowaga między grawitacją czarnej dziury przyciągającą materię gwiazdową a materią wydmuchiwaną przez promieniowanie. Innymi słowy, czarne dziury są niechlujnymi zjadaczami. Astronomowie używają Hubble’a, aby poznać szczegóły tego, co dzieje się, gdy krnąbrna gwiazda zanurza się w grawitacyjną otchłań. Hubble nie może sfotografować chaosu pływowego AT2022dsb z bliska, ponieważ pogryziona gwiazda znajduje się prawie 300 milionów lat świetlnych stąd, w jądrze galaktyki ESO 583-G004. Ale astronomowie wykorzystali potężną czułość Hubble’a na promieniowanie ultrafioletowe do badania światła z rozdrobnionej gwiazdy, która zawiera wodór, węgiel i inne. Spektroskopia dostarcza wskazówek kryminalistycznych w sprawie zabójstwa czarnej dziury.

Około 100 zakłóceń pływowych wokół czarnych dziur zostało wykrytych przez astronomów za pomocą różnych teleskopów. NASA niedawno poinformowała, że ​​kilka z jej wysokoenergetycznych obserwatoriów kosmicznych zauważyło kolejne zdarzenie rozerwania pływowego czarnej dziury 1 marca 2021 r. I miało to miejsce w innej galaktyce. W przeciwieństwie do obserwacji Hubble’a, dane zostały zebrane w promieniowaniu rentgenowskim z niezwykle gorącej korony wokół czarnej dziury, która powstała po tym, jak gwiazda już się rozerwała.

Jednak nadal istnieje bardzo niewiele zdarzeń pływowych, które obserwuje się w świetle ultrafioletowym, biorąc pod uwagę czas obserwacji. To naprawdę niefortunne, ponieważ z widm ultrafioletowych można uzyskać wiele informacji. Jesteśmy podekscytowani, ponieważ możemy uzyskać szczegółowe informacje na temat tego, co robią szczątki. Pływy mogą nam wiele powiedzieć o czarnej dziurze.powiedziała Emily Engelthaler z Centrum Astrofizyki | Harvard & Smithsonian (CfA) w Cambridge, Massachusetts.

Zmiany w stanie skazanej na zagładę gwiazdy następują rzędu dni lub miesięcy. Szacuje się, że w przypadku dowolnej galaktyki ze spokojną supermasywną czarną dziurą w centrum, gwiezdne strzępienie zdarza się tylko kilka razy na 100 000 lat.

To gwiezdne zjawisko podjadania AT2022dsb zostało po raz pierwszy schwytane 1 marca 2022 r. przez All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN lub „Assassin”), sieć naziemnych teleskopów, które mniej więcej raz w tygodniu badają niebo pozagalaktyczne w poszukiwaniu gwałtownych , zmienne i przejściowe zdarzenia, które kształtują nasz wszechświat. Ta energetyczna kolizja była wystarczająco blisko Ziemi i wystarczająco jasna, aby astronomowie z Hubble’a mogli wykonać spektroskopię w ultrafiolecie przez dłuższy niż zwykle okres czasu.

Zwykle te wydarzenia są trudne do zaobserwowania. Możesz uzyskać kilka obserwacji na początku zakłócenia, kiedy jest naprawdę jasno. Nasz program różni się tym, że ma na celu przyjrzenie się kilku pływom w ciągu roku, aby zobaczyć, co się stanie. Zaobserwowaliśmy to na tyle wcześnie, że mogliśmy obserwować to na tych bardzo intensywnych etapach akrecji czarnych dziur. Widzieliśmy spadek tempa akrecji, który z czasem zmienił się w strużkę.powiedział Peter Maksym z CfA.

Dane spektroskopowe z Hubble’a są interpretowane jako pochodzące z bardzo jasnego, gorącego obszaru gazu w kształcie pączka, który był kiedyś gwiazdą. Obszar ten, znany jako torus, ma wielkość Układu Słonecznego i wiruje wokół czarnej dziury pośrodku.

Patrzymy gdzieś na krawędź tego pączka. Widzimy gwiezdny wiatr z czarnej dziury przelatujący nad powierzchnią, która jest rzutowana w naszą stronę z prędkością 20 milionów mil na godzinę (trzy procent prędkości światła), Naprawdę wciąż zastanawiamy się nad tym wydarzeniem. Rozdrabniasz gwiazdę, a potem ma ten materiał, który przedostaje się do czarnej dziury. Więc masz modele, w których myślisz, że wiesz, co się dzieje, a potem masz to, co faktycznie widzisz. To ekscytujące miejsce dla naukowców: dokładnie na styku tego, co znane i nieznane.powiedział Maksym.

Czarna dziura pęka od 100 milionów lat

Czarne dziury to żarłoczne twory czające się w centrum galaktyk. Prawie wszyscy wiedzą, że nic nie może im uciec, nawet światło. Kiedy więc coś zbudowanego z prostej materii znajdzie się zbyt blisko, czy to planeta, gwiazda czy chmura gazu, jest to skazane na zagładę. Ale czarna dziura nie zjada go od razu. Bawi się “jedzeniem”, czasami wypluwa światło. Kiedy czarna dziura znajduje się nie tylko w centrum galaktyki, ale w centrum gromady galaktyk, te beki i dżety wycinają ogromne wnęki z gorącego gazu w centrum gromady, zwane bańkami radiowymi.

Astronomia i astrofizyka zajmują się światłem. Prawie wszystko, co wiemy o odległych obiektach w kosmosie, w tym o czarnych dziurach, pochodzi z obserwacji światła. (Wyjątkiem są fale grawitacyjne). Silna grawitacja czarnej dziury oznacza, że ​​wszystko, co podejdzie zbyt blisko, zakończy swoją egzystencję w czarnej dziurze. W nowym badaniu zespół naukowców korzystających z Teleskopu Green Bank Telescope (GBT) National Science Foundation zbadał supermasywną czarną dziurę (SMBH) emitującą tajemnicze bańki radiowe.

Tak się dzieje, gdy karmisz czarną dziurę, a ona gwałtownie wyrzuca gigantyczną ilość energii.Jack Orlowski-Scherer, główny autor, McGill University.

Badanie jest obrazowaniem efektu SZ w rozdzielczości „GBT/MUSTANG-2 9” w MS0735.6+7421” i zostało opublikowane w czasopiśmie Astronomy and Astrophysics. Głównym autorem jest Jack Orlowski-Scherer, doktorant na University of Pennsylvania w czasie przeprowadzania badania. Supermasywne czarne dziury znajdują się w centrach dużych galaktyk, takich jak Droga Mleczna. Można je znaleźć w każdej dużej galaktyce, w tym w galaktykach w sercach gromad galaktyk. Sercem gromady galaktyk jest ekstremalne środowisko. Plazma osiąga tam temperaturę, do 50 milionów stopni Celsjusza. Ta plazma emituje promieniowanie rentgenowskie i z czasem rozprasza ciepło. Plazma ochładza się, umożliwiając formowanie się gwiazd. To trochę jak sytuacja Wszechświata po Wielkim Wybuchu. Dopiero po ostygnięciu mogły powstać gwiazdy.

Czasami czarna dziura ponownie podgrzeje otaczający ją gaz, zapobiegając powstawaniu gwiazd. Nazywa się to sprzężeniem zwrotnym czarnej dziury i dzieje się tak, gdy czarne dziury emitują strumienie ogrzanej materii ze swoich centrów. Dżety są niezwykle potężne, odpychając gorący gaz emitujący promieniowanie rentgenowskie w centrum gromady galaktyk, tworząc rozległe bańki radiowe.

Chociaż ten opis sprawia, że ​​​​proces wydaje się prosty, tak nie jest. Potrzeba ogromnej energii, aby przenieść tak dużo gazu, a astrofizycy chcą wiedzieć, skąd pochodzi cała ta energia. W tym badaniu naukowcy zbadali bąbelki radiowe w poszukiwaniu wskazówek dotyczących źródła energii. Green Bank Telescope to w pełni sterowalny radioteleskop — największy na świecie — znajdujący się w Wirginii Zachodniej. Jego obszar zbierania ma średnicę 100 metrów. Odbiornik MUSTANG-2 to rodzaj kamery zwany odbiornikiem continuum, który działa na wielu kanałach.

Zespół skierował instrument na gromadę galaktyk MS0735. Znajduje się w odległości około 2,6 miliarda lat świetlnych i znana jest z tego, że w swoim centrum ma niezwykle masywną czarną dziurę. Dżety pochodzące z czarnej dziury w centrum są jednymi z najpotężniejszych aktywnych erupcji jądra galaktyk, jakie kiedykolwiek zarejestrowano. Erupcja trwa od ponad 100 milionów lat i wyzwoliła tyle energii, co setki milionów rozbłysków gamma.

Patrzymy na jeden z najbardziej energetycznych wybuchów, jakie kiedykolwiek zaobserwowano z supermasywnej czarnej dziury.powiedział główny autor Orlowski-Scherer.

Dżety są prawdopodobnymi winowajcami baniek radiowych, ale dokładnie nie wiadomo, jak działają. W jakiś sposób dostarczają ciepło, które zapobiega powstawaniu gwiazd.

Dżety są głównymi czynnikami napędzającymi ponowne nagrzewanie ICM (Intra-Cluster Medium), chociaż dokładny mechanizm nie jest jeszcze jasny. Wiadomo, że dżety, śledzone przez ich emisję synchrotronową, często kończą się w płatach radiowych, które są zbieżne z zagłębieniami (wnękami) w emisji promieniowania rentgenowskiego.wyjaśniają autorzy w swoim artykule.

Region ten jest trudny do zaobserwowania, ale zespół wykorzystał moc MUSTANG-2, aby zajrzeć do bąbli radiowych. Wykorzystali zjawisko zwane efektem Suniajewa-Zeldowicza (SZ). Efekt SZ to subtelne zniekształcenie kosmicznego mikrofalowego tła (CMB), czasami nazywane echem Wielkiego Wybuchu. To promieniowanie reliktowe od momentu powstania Wszechświata ponad 13 miliardów lat temu. Efekt SZ rejestruje się jako niewielkie ciśnienie termiczne przy 90 gigahercach, gdzie MUSTANG-2 może je wyczuć. 90 GHz należy do pasma milimetrowego, ponieważ fale radiowe w tym paśmie mają długość fali od jednego do dziesięciu milimetrów.

Dzięki mocy MUSTANG-2 jesteśmy w stanie zajrzeć do tych ubytków i zacząć dokładnie określać, czym są wypełnione i dlaczego nie zapadają się pod ciśnieniem.powiedział Tony Mroczkowski. Mroczkowski jest astronomem z Europejskiego Obserwatorium Południowego, który brał udział w tych nowych badaniach.

To badanie nie jest pierwszym przypadkiem, kiedy astrofizycy badali te bańki radiowe. Te wysiłki pokazały, że ciśnienie wewnątrz tych bąbli nie było całkowicie termiczne. Jako przyczyny wskazali cząstki relatywistyczne, promienie kosmiczne i turbulencje, a także niewielki wkład pól magnetycznych. „Ogólnie rzecz biorąc, mechanizmy wsparcia można podzielić na dwie kategorie: termiczne i nietermiczne”, wyjaśnia zespół w swoim artykule. Ale obserwacje w nowym badaniu są najgłębszymi jak dotąd obserwacjami SZ wnętrza bąbelków. Jest to ważne, ponieważ efekt SZ pozwala odróżnić przyczyny ciśnienia termicznego od ciśnienia nietermicznego i przyczyn relatywistycznych elektronów. Wyniki tego badania pokazują więcej niuansów przyczyn ubytków, w tym źródeł termicznych i nietermicznych.

Wiedzieliśmy, że to ekscytujący system, kiedy badaliśmy rdzeń radiowy i płaty przy niskich częstotliwościach, ale dopiero teraz zaczynamy dostrzegać pełny obraz.wyjaśnia współautorka Tracy Clarke.

Clarke jest astronomem w Laboratorium Badawczym Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych i naukowcem projektu VLITE, który jest współautorem poprzedniego badania radiowego tego systemu.

Gromady galaktyk są ważne, ponieważ są punktami końcowymi formowania się struktur we Wszechświecie. Rosną w sposób ciągły poprzez fuzje i akrecję. Teoria i obliczenia pokazują, że część ich energii nie jest jeszcze termalizowana, co oznacza, że ​​pochodzi z turbulencji i ruchu masowego. Naukowcy chcą wiedzieć, w jakim stopniu ciśnienie w klastrze nie jest podtrzymywane termicznie, ponieważ pomaga im to zrozumieć, w jaki sposób gaz w ośrodku wewnątrz klastra osiąga równowagę. Nazywa się to wirializacją i prowadzi do powstawania gwiazd.

Wszystko to wiąże się z problemem sprzężenia zwrotnego czarnej dziury, które zapobiega powstawaniu gwiazd. Badania takie jak to, które wykorzystują odbiornik GBT/MUSTANG-2 na wielu częstotliwościach, mogą rozpocząć rozplątywanie tego złożonego środowiska poprzez określenie, w jaki sposób ciśnienie termiczne i nietermiczne wspiera bańki radiowe. Naukowcy chcieliby lepiej zrozumieć, w jaki sposób turbulencje, pola magnetyczne, a nawet promienie kosmiczne wspierają te bąbelki.

Ta praca pomoże nam lepiej zrozumieć fizykę gromad galaktyk i problem sprzężenia zwrotnego przepływu chłodzenia, który dręczy wielu z nas od jakiegoś czasu.dodał Orłowski-Scherer.

Czarna dziura pochłonęła gwiazdę i uwolniła światło miliarda Słońc

Kiedy gdzieś na niebie pojawia się błysk światła, astronomowie zauważają. Kiedy pojawia się w obszarze nieba, o którym nie wiadomo, że zawiera gwiezdny obiekt, który wcześniej błysnął, naprawdę siadają i zwracają na to uwagę. W żargonie astronomicznym obiekty emitujące migające światło nazywane są stanami nieustalonymi. Na początku tego roku astronomowie zauważyli zjawisko przejściowe, które rozbłysło światłem miliarda Słońc. W tym przypadku to Zwicky Transient Facility (ZTF) zauważył błysk. ZTF to przegląd całego nieba skierowany na północne nocne niebo. Znajduje się w Obserwatorium Palomar i jest systematycznym badaniem wykorzystującym niezwykle szerokokątną kamerę świetlną do skanowania całego północnego nieba co dwa dni. Jest to część tak zwanej astronomii w dziedzinie czasu, badania obiektów astronomicznych, które zmieniają się w czasie. Kiedy ZTF zauważa nowe zjawisko na niebie, inni astronomowie zostają zaalarmowani. ZTF nie nadaje się do szczegółowego badania obiektów. Po prostu je znajduje, a następnie przekazuje pałeczkę innym obiektom, które lepiej nadają się do bardziej szczegółowych obserwacji obiektów astronomicznych. W tym przypadku brała udział cała grupa obiektów.

Obserwacje Kosmicznego Teleskopu Hubble’a w zakresie optycznym i podczerwonym w połączeniu z danymi z Jansky Very Large Array pozwoliły określić dokładną lokalizację błysku. Bardzo Duży Teleskop (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) ustalił, że znajduje się ona w odległości 8,5 miliarda lat świetlnych. Następnie zebrano dane obserwacyjne z innych obiektów, dając astronomom obraz błysku w szerokim zakresie widma elektromagnetycznego. Wyniki wszystkich tych obserwacji i analizy, które nastąpiły po nich, zostały opublikowane w nowym artykule w Nature Astronomy. Artykuł nosi tytuł „Narodziny relatywistycznego dżetu po rozpadzie gwiazdy przez kosmologiczną czarną dziurę”.

Jak mówi tytuł, przejściowym źródłem światła był dżet materii wyemitowany z supermasywnej czarnej dziury (SMBH) z prędkością 99,9% prędkości światła. Sygnał świetlny ma nazwę AT 2022cmc, a odpowiedzialny za niego SMBH. Co to spowodowało? Coś niezwykłego, według głównego autora Pashama.

To szczególne zdarzenie było 100 razy silniejsze niż najpotężniejsza poświata rozbłysku gamma. To było coś niezwykłego.

Odpowiedzialna jest supermasywna czarna dziura (SMBH) w sercu odległej galaktyki. SMBH połyka gwiazdę, która podeszła zbyt blisko. Nazywa się to Tidal Disruption Event (TDE) i jest to pierwsze zjawisko zaobserwowane od 2011 roku. Jest to również pierwsze zjawisko zauważone w świetle optycznym wykryte przez ZTF. AT 2022cmc to najdalszy TDE, jaki kiedykolwiek widziano, a także najjaśniejszy. Gamma Ray Bursts (GRB) to najjaśniejsze obiekty we Wszechświecie, ustępując jedynie Wielkiemu Wybuchowi. Więc naturalne jest założenie, że zdarzenie było GRB. Ale tak nie było. Wysoka jasność dżetu w zakresie rentgenowskim pomogła to wykluczyć.

To konkretne zdarzenie było 100 razy silniejsze niż najpotężniejsza poświata rozbłysku gamma. To było coś niezwykłego.powiedział główny autor Pasham w komunikacie prasowym.

TDE po prostu skierował palący strumień materiału bezpośrednio na Ziemię, jak latarka świeciła nam prosto w oczy. Zgrubne obliczenia wykazały, że dżet był tak jasny jak miliard Słońc.

Wszechświat jest pełen zdarzeń przejściowych, ale obserwacje TDE wciąż należą do rzadkości. Pomaga, gdy dżet jest skierowany prosto na Ziemię, tak jak to było w tym przypadku. Ale kiedy SMBH pochłania gwiazdę, która podeszła zbyt blisko, nie zawsze emituje dżety. TDE, takie jak ten, dają astronomom możliwość dowiedzenia się więcej o SMBH, które je powodują.

Ostatni raz naukowcy odkryli jeden z tych dżetów ponad dekadę temu. Na podstawie danych, które posiadamy, możemy oszacować, że relatywistyczne dżety są uruchamiane tylko w 1% tych destrukcyjnych zdarzeń, co sprawia, że ​​AT2022cmc jest niezwykle rzadkim zjawiskiem. W rzeczywistości jasny błysk z tego zdarzenia jest jednym z najjaśniejszych, jakie kiedykolwiek zaobserwowano.powiedział Michael Coughlin, adiunkt astronomii na University of Minnesota Twin Cities i współprowadzący artykuł.

Supermasywne czarne dziury są oczywiście niezwykle ogromne. Te najbardziej masywne są kilka miliardów razy masywniejsze od Słońca. Nawet w astronomii, temacie znanym z dużych liczb, coś kilka miliardów razy masywniejszego od naszej gwiazdy, jest prawie niezrozumiałe. Ale jak się okazuje, nawet coś tak dużego nie jest w stanie zjeść gwiazdy jednym kęsem. Pożeranie gwiazdy zajmuje trochę czasu. Według Pashama strumień został prawdopodobnie wyemitowany podczas przerywanego „szału karmienia”.

Prawdopodobnie połyka gwiazdę w tempie połowy masy Słońca rocznie. Wiele z tych zakłóceń pływowych ma miejsce na wczesnym etapie i byliśmy w stanie uchwycić to zdarzenie na samym początku, w ciągu tygodnia od tego, jak czarna dziura zaczęła żerować na gwieździe.ocenia Pasham.

Astronomowie nie widzą jeszcze galaktyki, która ją wyemitowała. Światło dżetu jest tak potężne, że przyćmiewa swoją galaktykę macierzystą. Astronomowie sądzą jednak, że gdy dżet osłabnie, będą mogli dostrzec galaktykę za pomocą Hubble’a i Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. To może częściowo doprowadzić ich do odpowiedzi na ważne pytanie: wszystkie SMBH muszą jeść gwiazdy, dlaczego tak niewiele z nich emituje dżety? Obserwacje pokazują, że te, które emitują tego typu dżety, prawdopodobnie obracają się szybko. Obrót pomaga zasilać te ultraświetliste strumienie. Szybka rotacja może być tylko jednym z czynników, być może najłatwiejszym do zaobserwowania. Ale przybliża naukowców o krok do zrozumienia niesamowitych sił działających w SMBH.

Wiemy, że na galaktykę przypada jedna supermasywna czarna dziura i powstały one bardzo szybko w ciągu pierwszego miliona lat istnienia Wszechświata. To mówi nam, że żerują bardzo szybko, chociaż nie wiemy, jak działa ten proces karmienia. Tak więc źródła takie jak TDE mogą być naprawdę dobrą sondą tego, jak przebiega ten proces.mówi współautor Matteo Lucchini, doktor habilitowany w Kavli Institute for Astrophysics and Space Research na MIT.

Astrofizycy potrzebują znaleźć więcej takich dżetów, TDE i SMBH. Prawdopodobnie spełnią swoje życzenie w niedalekiej przyszłości.

Naukowcy mogą wykorzystać AT2022cmc jako model tego, czego szukać i znaleźć bardziej destrukcyjne zdarzenia z odległych czarnych dziur.mówi Igor Andreoni.

Dzięki urządzeniom takim jak Obserwatorium Vera Rubin, które wkrótce zostaną uruchomione, z pewnością dostrzeżemy więcej transjentów, takich jak AT2022cmc. Vera Rubin powinna zobaczyć pierwsze światło w 2023 roku, a co kilka nocy przeprowadzi przegląd synoptyczny, który będzie sfotografować całe widoczne nocne niebo. Jednym z jego czterech celów naukowych jest znajdowanie stanów przejściowych i powiadamianie innych obserwatoriów o dalszych obserwacjach. A powinno znaleźć ich dużo.

Nasza nowa technika wyszukiwania pomaga nam szybko identyfikować rzadkie zdarzenia kosmiczne w danych przeglądu ZTF. A ponieważ ZTF i nadchodzące większe przeglądy, takie jak LSST Very Rubin, tak często skanują niebo, możemy teraz spodziewać się odkrycia bogactwa rzadkich lub wcześniej nieodkrytych kosmicznych zdarzeń i szczegółowego ich zbadania.mówi Igor Andreoni, doktor habilitowany w Wydział Astronomii UMD i NASA Goddard Space Flight Center.

„Astronomia szybko się zmienia” – powiedział Andreoni. „Więcej optycznych i podczerwonych przeglądów całego nieba jest już aktywnych lub wkrótce zostanie udostępnionych online. Naukowcy mogą wykorzystać AT2022cmc jako model do szukania i znajdowania bardziej destrukcyjnych zdarzeń z odległych czarnych dziur. Oznacza to, że bardziej niż kiedykolwiek eksploracja dużych zbiorów danych jest ważnym narzędziem do pogłębiania naszej wiedzy o wszechświecie”.

Dawno minęły czasy, kiedy zawodowi astronomowie spędzali długie, zimne noce patrząc w okular swoich teleskopów. Gdybyśmy nadal polegali na tych wysiłkach, prawdopodobnie nigdy byśmy nawet nie zobaczyli TDE. Zautomatyzowane przeglądy nieba stają się coraz bardziej powszechne, obejmując większe połacie nieba niż astronomowie i wykonując je z większą starannością. Nigdy się nie męczą, nie chorują ani nie biorą urlopów. Ale obiekty takie jak te generują ogromną ilość danych, o czym wspomniał Andreoni. Oczekuje się, że Obserwatorium Vera Rubin wykona 200 000 zdjęć rocznie w ciągu 10 lat swojej działalności. Oznacza to, że będzie generować 1,2 petabajta danych rocznie, znacznie więcej danych, niż astronomowie będą w stanie obsłużyć. Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe będą musiały poradzić sobie z tymi wszystkimi danymi.

Zwicky Transient Facility służył jako prototyp Vera Rubin. Ale podczas gdy ZTF znalazł 78 TDE od samego początku, Vera Rubin przyćmiewa te wyniki. Nikt nie jest pewien, ile znajdzie TDE, ale oczekuje się, że obserwatorium będzie generować setki alarmów na sekundę, a każdy z nich będzie pewnego rodzaju przejściowy. Niektóre z nich będą TDE, a wraz z pojawieniem się większej liczby detekcji, astronomowie będą przeprowadzać dalsze obserwacje z innymi obiektami.

Spodziewamy się znacznie więcej takich TDE w przyszłości. Wtedy moglibyśmy wreszcie powiedzieć, jak dokładnie czarne dziury wystrzeliwują te niezwykle potężne dżety.powiedział Lucchini.

Najdalsza detekcja czarnej dziury połykającej gwiazdę

Wcześniej w tym roku został zgłoszony alert dotyczący nietypowego źródła w zakresie widzialnym, wykrytego przez teleskop do przeglądu nieba. Należący do ESO, Bardzo Duży Teleskop (VLT), został razem z innymi teleskopami szybko ustawiony w kierunku źródła: supermasywnej czarnej dziury w odległej galaktyce, która pochłonęła gwiazdę, wystrzeliwując resztki w formie dżetu. VLT ustalił, że mamy do czynienia z najdalszym przykładem tego rodzaju zdarzenia, spośród dotąd zaobserwowanych. Ponieważ dżet jest skierowany prawie dokładnie w naszą stronę, jest to także pierwszy raz, gdy odkryto go w zakresie widzialnym, dając w ten sposób nową metodę wykrywania tych ekstremalnych wydarzeń.

Gwiazdy, które zawędrują zbyt blisko czarnej dziury są rozrywane przez niesamowite siły pływowe czarnej dziury w zdarzeniu określanym rozerwaniem pływowym, w języku angielskim: tidal disruption event (TDE). Około 1% takich zdarzeń powoduje powstanie dżetów plazmy i promieniowania wyrzucanych z biegunów rotującej czarnej dziury. W 1971 roku prionier czarnych dziur John Wheeler wprowadził koncepcję rozerwania pływowego z dżetami, niczym „tubki pasy do zębów naciśniętej mocno w okolicach środka”, co powoduje, że system „wystrzeliwuje materię z obu końców”.

Widzieliśmy jedynie garstkę rozerwań pływowych z dżetami i pozostają one bardzo egzotyczne i słabo zrozumiane.mówi Nial Tanvir z University of Leicester w Wielkiej Brytanii, który kierował obserwacjami ustalającymi przy pomocy VLT odległość do obiektu.

Dlatego astronomowie nieustannie polują na takie ekstremalnie zdarzenia, aby zrozumieć, w jaki faktycznie sposób tworzone są dżety i dlaczego tak mały odsetek rozerwań pływowych je wytwarza.

Jako część tych wysiłków, wiele teleskopów, w tym Zwicky Transient Facility (ZTF) w Stanach Zjednoczonych, ciągle przegląda niebo w poszukiwaniu oznak krótkotrwałych, często ekstremalnych, zdarzeń, które mogą następnie zostać dokładniej zbadane przez teleskopy takie, jak należący do ESO teleskop VLT w Chile.

Opracowaliśmy cykl przetwarzania danych (tzw. przetwarzanie potokowe) o otwartym kodzie, aby przechowywać i wydobywać ważne informacje z przeglądu ZTF i w czasie rzeczywistym uzyskiwać alerty o nietypowych zdarzeniach.wyjaśnia Igor Andreoni, astronoma na University of Maryland w USA, który razem z Michaelem Coughlinem z University of Minnesota sa pierwszymi autorami artykułu opublikowanego dzisiaj w Nature.

W lutym tego roku ZTF wykrył nowe źródło światła widzialnego. Zdarzenie, oznaczone jako AT2022cmc, przypominało rozbłysk gamma — najpotężniejsze źródło światła we Wszechświecie. Perspektywa bycia światkiem takiego rzadkiego zjawiska skłoniła astronomów do uruchomienia kilku teleskopów na całym świecie, w celu bardziej szczegółowych obserwacji tajemniczego źródła. Wśród nich był teleskop VLT, który szybko zaobserwował nowe zdarzenie przy pomocy instrumentu X-shooter. Dane z VLT umieściły źródło w odległości dotąd niespotykanej dla takich przypadków: światło wytworzone w AT2022cmc zaczęło swoją podróż, gdy Wszechświat miał około jedną trzecią swojego obecnego wieku.

21 teleskopów na całym świecie zebrało szeroki zakres światła, od wysokoenergetycznego promieniowania gamma do fal radiowych. Badacze porównali te dane z różnymi rodzajami znanych zdarzeń, od zapadających się gwiazd do kilonowych. Ale jedynym scenariuszem pasującym do danych było rzadkie rozerwanie pływowe z dżetem skierowanym w naszą stronę. Giorgos Leloudas, astronom w DTU Space w Danii, współautor badan, wyjaśnia, że „ponieważ relatywistyczny dżet jest skierowany do nas, czyni to zdarzenie znacznie jaśniejszym niż byłoby w innej konfiguracji, widocznym w znacznie szerszym zakresie widma elektromagnetycznego.

Pomiary odległości przez VLT ustaliły, że AT2022cmc może być najdalszym rozerwaniem pływowym do tej pory odkrytym, ale to nie jedyny rekordowy aspekt tego obiektu.

Jak dotąd niewielka liczba znanych zjawisk rozerwania pływowego z dżetami została wykryta przy pomocy teleskopów wysokoenergetycznego promieniowania gamma i rentgenowskiego, ale tym razem mamy pierwszy odkrycie takiego przypadku podczas przeglądu optycznego.mówi Daniel Perley, astronom z Liverpool John Moores University w Wielkiej Brytanii, współautor badań.

Pokazuje to nowy sposób wykrywania zjawisk rozerwania pływowego z dżetami, co pozwala na przyszłe badania tych rzadkich zdarzeń i próbkowanie ekstremalnych środowisk otaczających czarne dziury.

info: ESO