ستاره شناسان 18 سیاهچاله را در حال بلعیدن ستاره های مجاور مشاهده کردند

ستاره شناسان 18 سیاهچاله را در حال بلعیدن ستاره های مجاور مشاهده کردند

تمبر زمان: 29 ژانویه 2024، ساعت 12:04 بعد از ظهر
گره منبع: 3088799
29 ژانویه 2024 (اخبار نانوورک) سیاهچاله های ستارگان در همه جای آسمان هستند اگر فقط بدانید چگونه به دنبال آنها بگردید. این یکی از پیام های یک مطالعه جدید توسط دانشمندان MIT است که در این مقاله منتشر شده است ژورنال اخترفیزیک (“A New Population of Mid-Infrared-Selected Tidal Disruption Events: Implications for Tidal Disruption Event Rates and Host Galaxy Properties”). نویسندگان این مطالعه کشف 18 رویداد جدید اختلال جزر و مدی (TDEs) را گزارش کرده‌اند - موارد شدیدی که یک ستاره نزدیک به صورت جزر و مدی به داخل سیاه‌چاله کشیده می‌شود و تکه تکه می‌شود. همانطور که سیاهچاله جشن می گیرد، انفجار عظیمی از انرژی در سراسر طیف الکترومغناطیسی منتشر می کند. اخترشناسان با جستجوی انفجارهای مشخصه در باندهای نوری و اشعه ایکس، رویدادهای مختل شدن جزر و مد قبلی را شناسایی کرده اند. تا به امروز، این جست‌وجوها حدود ده‌ها رویداد ستارگان را در کیهان نزدیک نشان داده‌اند. TDE های جدید تیم MIT بیش از دو برابر فهرست TDE های شناخته شده در جهان است. رویدادهای مختل جزر و مد دانشمندان MIT 18 رویداد جدید اختلال جزر و مدی (TDEs) را شناسایی کرده‌اند - موارد شدیدی که یک ستاره نزدیک به صورت جزر و مدی به داخل سیاه‌چاله کشیده می‌شود و تکه تکه می‌شود. این کشف بیش از دو برابر تعداد TDE های شناخته شده در جهان نزدیک است. (با اجازه مگان مسترسون، ارین کارا و همکاران) محققان این رویدادهای "پنهان" قبلی را با نگاه کردن به یک باند غیر متعارف: مادون قرمز مشاهده کردند. علاوه بر انتشار انفجارهای نوری و اشعه ایکس، TDE ها می توانند تشعشعات فروسرخ ایجاد کنند، به ویژه در کهکشان های "غبارآلود"، جایی که سیاهچاله مرکزی با زباله های کهکشانی پوشیده شده است. گرد و غبار موجود در این کهکشان ها به طور معمول نور نوری و اشعه ایکس و هرگونه نشانه ای از TDE ها را در این باندها جذب کرده و آنها را پنهان می کند. در این فرآیند، گرد و غبار نیز گرم می شود و تابش مادون قرمز تولید می کند که قابل تشخیص است. این تیم دریافت که انتشار مادون قرمز، بنابراین، می تواند به عنوان نشانه ای از رویدادهای مختل جزر و مد عمل کند. با نگاه کردن به باند فروسرخ، تیم MIT بسیاری از TDE های دیگر را در کهکشان هایی که چنین رویدادهایی قبلاً پنهان شده بودند، انتخاب کردند. 18 رویداد جدید در انواع مختلف کهکشان ها، که در سراسر آسمان پراکنده شده اند، رخ داده است. مگان مسترسون، نویسنده اصلی، دانشجوی فارغ التحصیل در موسسه Kavli برای اخترفیزیک و تحقیقات فضایی MIT می گوید: «اکثر این منابع در باندهای نوری نشان داده نمی شوند. "اگر می خواهید TDE ها را به عنوان یک کل درک کنید و از آنها برای کاوش جمعیتی سیاهچاله های کلان جرم استفاده کنید، باید به باند فروسرخ نگاه کنید." سایر نویسندگان MIT عبارتند از کیشالای دی، کریستوس پاناژیوتو، آنا کریستینا ایلرز، دانیل فراستیگ و رابرت سیمکو، و استادیار فیزیک MIT، ارین کارا، همراه با همکارانی از چندین موسسه از جمله موسسه ماکس پلانک برای فیزیک فرازمینی در آلمان.

افزایش گرما

این تیم اخیراً با جستجو در مشاهدات فروسرخ نزدیک‌ترین TDE را شناسایی کرده است. این کشف یک مسیر جدید مبتنی بر فروسرخ را باز کرد که از طریق آن اخترشناسان می‌توانند سیاهچاله‌های تغذیه‌کننده فعال را جستجو کنند. اولین تشخیص، گروه را برانگیخت تا TDE های بیشتری را دنبال کند. محققان برای مطالعه جدید خود، مشاهدات آرشیوی گرفته شده توسط NEOWISE - نسخه جدید کاوشگر مادون قرمز میدان وسیع ناسا را ​​جستجو کردند. این تلسکوپ ماهواره ای در سال 2009 به فضا پرتاب شد و پس از یک وقفه کوتاه، به اسکن کل آسمان برای یافتن "گذرا" یا انفجارهای کوتاه مادون قرمز ادامه داد. این تیم مشاهدات بایگانی شده ماموریت را با استفاده از الگوریتمی که توسط یکی از نویسندگان کیشالای دی توسعه یافته بود، بررسی کردند. این الگوریتم الگوهایی را در تشعشعات فروسرخ انتخاب می‌کند که احتمالاً نشانه‌هایی از انفجار گذرا تابش فروسرخ هستند. سپس این تیم به گذراهای پرچمدار با فهرستی از همه کهکشان‌های شناخته شده نزدیک در فاصله 200 مگاپارسک یا 600 میلیون سال نوری ارجاع دادند. آنها دریافتند که گذراهای فروسرخ را می توان در حدود 1,000 کهکشان ردیابی کرد. آنها سپس روی سیگنال انفجار فروسرخ هر کهکشان زوم کردند تا تعیین کنند که آیا سیگنال از منبعی غیر از TDE، مانند یک هسته فعال کهکشانی یا یک ابرنواختر نشات گرفته است یا خیر. پس از رد این احتمالات، تیم سپس سیگنال های باقیمانده را تجزیه و تحلیل کرد و به دنبال یک الگوی مادون قرمز بود که مشخصه یک TDE است - یعنی یک سنبله تیز به دنبال یک شیب تدریجی، که فرآیندی را منعکس می کند که طی آن یک سیاهچاله در حال جدا کردن یک سیاهچاله است. ستاره، به طور ناگهانی غبار اطراف را تا حدود 1,000 کلوین گرم می کند قبل از اینکه به تدریج سرد شود. این تجزیه و تحلیل 18 سیگنال "تمیز" از رویدادهای اختلال جزر و مدی را نشان داد. محققان یک بررسی از کهکشان‌هایی که هر TDE در آنها یافت شد، انجام دادند و دیدند که آنها در طیف وسیعی از سیستم‌ها، از جمله کهکشان‌های غبارآلود، در سراسر آسمان رخ داده‌اند. مسترون می‌گوید: «اگر به آسمان نگاه می‌کردید و دسته‌ای از کهکشان‌ها را می‌دیدید، TDEها به طور نماینده در همه آنها رخ می‌دادند. همانطور که مردم فقط بر اساس جستجوهای نوری و اشعه ایکس فکر می کردند، اینطور نیست که آنها فقط در یک نوع کهکشان رخ دهند. ادو برگر، استاد نجوم در دانشگاه هاروارد، که در این مطالعه دخالتی نداشت، می‌گوید: «اکنون می‌توان در میان گرد و غبار نگاه کرد و سرشماری TDE‌های مجاور را تکمیل کرد. یکی از جنبه‌های هیجان‌انگیز این کار، پتانسیل مطالعات بعدی با بررسی‌های بزرگ مادون قرمز است، و من هیجان‌زده هستم که ببینم آنها چه اکتشافاتی به دست خواهند آورد.»

یک محلول گرد و غبار

اکتشافات این تیم به حل برخی از سوالات اصلی در مطالعه رویدادهای اختلال جزر و مد کمک می کند. به عنوان مثال، قبل از این کار، اخترشناسان عمدتاً TDE ها را در یک نوع کهکشان مشاهده کرده بودند - یک سیستم "پس از انفجار ستاره" که قبلاً یک کارخانه ستاره سازی بوده است، اما از آن زمان مستقر شده است. این نوع کهکشان نادر است و ستاره شناسان متحیر بودند که چرا TDE ها فقط در این سیستم های نادرتر ظاهر می شوند. این اتفاق می افتد که این سیستم ها نیز نسبتاً عاری از گرد و غبار هستند، که تشخیص تشعشعات نوری یا اشعه ایکس TDE را به طور طبیعی آسان تر می کند. اکنون، با نگاه کردن به باند فروسرخ، ستاره شناسان می توانند TDE ها را در کهکشان های بسیار بیشتری ببینند. نتایج جدید این تیم نشان می‌دهد که سیاه‌چاله‌ها می‌توانند ستاره‌های طیفی از کهکشان‌ها را ببلعند، نه تنها در سیستم‌های پس از انفجار. این یافته ها همچنین مشکل «انرژی از دست رفته» را حل می کند. فیزیکدانان از نظر تئوری پیش بینی کرده اند که TDE ها باید انرژی بیشتری نسبت به آنچه در واقعیت مشاهده شده است، ساطع کنند. اما تیم MIT اکنون می گویند که گرد و غبار ممکن است این اختلاف را توضیح دهد. آنها دریافتند که اگر یک TDE در یک کهکشان غبارآلود رخ دهد، خود غبار می تواند نه تنها انتشارات نوری و اشعه ایکس، بلکه تشعشعات فرابنفش شدید را نیز به مقداری معادل «انرژی گمشده» فرضی جذب کند. 18 کشف جدید همچنین به اخترشناسان کمک می‌کنند تا سرعت وقوع TDEها را در یک کهکشان مشخص کنند. وقتی آنها TDE های جدید را با ردیابی های قبلی مشخص می کنند، تخمین می زنند که یک کهکشان هر 50,000 سال یک بار یک رویداد مختل شدن جزر و مد را تجربه می کند. این میزان به پیش بینی های نظری فیزیکدانان نزدیک تر می شود. با مشاهدات مادون قرمز بیشتر، این تیم امیدوار است که نرخ TDE ها و ویژگی های سیاه چاله هایی که آنها را نیرو می دهد، حل کند. کارا می‌گوید: «مردم راه‌حل‌های بسیار عجیبی برای این پازل‌ها ارائه می‌کردند، و اکنون به نقطه‌ای رسیده‌ایم که می‌توانیم همه آنها را حل کنیم. این به ما اطمینان می دهد که برای توضیح آنچه می بینیم به این همه فیزیک عجیب و غریب نیاز نداریم. و ما کنترل بهتری در مکانیک داریم که چگونه یک ستاره توسط یک سیاهچاله پاره می شود و بلعیده می شود. ما این سیستم ها را بهتر درک می کنیم.»

تمبر زمان:

بیشتر از نانورک