Tähtitieteilijät havaitsevat 18 mustaa reikää, jotka ahmivat läheisiä tähtiä

Tähtitieteilijät havaitsevat 18 mustaa reikää, jotka ahmivat läheisiä tähtiä

Aikaleima: 29. tammikuuta 2024 12
Lähdesolmu: 3088799
29. tammikuuta 2024 (Nanowerk-uutiset) Tähtiä silkkaavia mustia aukkoja on kaikkialla taivaalla, jos vain osaa etsiä niitä. Tämä on yksi viesti MIT:n tutkijoiden uudesta tutkimuksesta, joka ilmestyy lehdessä Astrophysical lehti (“A New Population of Mid-Infrared-Selected Tidal Disruption Events: Implications for Tidal Disruption Event Rates and Host Galaxy Properties”). Tutkimuksen kirjoittajat raportoivat löytäneensä 18 uutta vuorovesihäiriötapahtumaa (TDE) – äärimmäisiä tapauksia, joissa lähellä oleva tähti vedetään vuoroveden myötä mustaan ​​aukkoon ja repeytyy siivuiksi. Kun musta aukko juhlii, se tuottaa valtavan energiapurkauksen sähkömagneettisen spektrin läpi. Tähtitieteilijät ovat havainneet aikaisempia vuorovesihäiriötapahtumia etsimällä tyypillisiä purskeita optisilta ja röntgenkaistoilta. Tähän mennessä nämä haut ovat paljastaneet noin tusina tähtiä tuhoavaa tapahtumaa läheisessä universumissa. MIT-tiimin uudet TDE:t yli kaksinkertaistavat universumin tunnettujen TDE:iden luettelon. vuorovesihäiriötapahtumia MIT:n tutkijat ovat tunnistaneet 18 uutta vuorovesihäiriötapahtumaa (TDE) – äärimmäisiä tapauksia, joissa lähellä oleva tähti vedetään vuoroveden myötä mustaan ​​aukkoon ja repeytyy paloiksi. Havainnot yli kaksinkertaistavat läheisen universumin tunnettujen TDE:iden määrän. (Megan Mastersonin, Erin Karan et al:n luvalla) Tutkijat havaitsivat nämä aiemmin "piilotetut" tapahtumat katsomalla epätavallista kaistaa: infrapunaa. Optisten ja röntgenpurskeiden lisäksi TDE:t voivat tuottaa infrapunasäteilyä erityisesti "pölyisissä" galakseissa, joissa keskellä oleva musta aukko on peitetty galaktisilla roskilla. Näiden galaksien pöly normaalisti absorboi ja peittää optista valoa ja röntgenvaloa sekä mahdollisia TDE-merkkejä näillä vyöhykkeillä. Prosessissa myös pöly lämpenee ja tuottaa infrapunasäteilyä, joka on havaittavissa. Tiimi havaitsi, että infrapunasäteily voi siksi toimia merkkinä vuorovesihäiriöistä. Infrapunakaistaa katsomalla MIT-tiimi poimi monia muita TDE:itä galakseista, joissa tällaiset tapahtumat olivat aiemmin piilossa. 18 uutta tapahtumaa tapahtuivat erityyppisissä galakseissa, hajallaan taivaalla. "Suurin osa näistä lähteistä ei näy optisilla kaistoilla", sanoo johtava kirjailija Megan Masterson, jatko-opiskelija MIT:n Kavlin astrofysiikan ja avaruustutkimuksen instituutista. "Jos haluat ymmärtää TDE:itä kokonaisuutena ja käyttää niitä supermassiivisten mustien aukkojen väestörakenteen tutkimiseen, sinun on katsottava infrapunakaistalta." Muita MIT:n kirjoittajia ovat Kishalay De, Christos Panagiotou, Anna-Christina Eilers, Danielle Frostig ja Robert Simcoe sekä MIT:n fysiikan apulaisprofessori Erin Kara sekä yhteistyökumppaneita useista instituutioista, mukaan lukien Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics Saksasta.

Lämpöpiikki

Tiimi havaitsi äskettäin lähimmän TDE:n etsimällä infrapunahavaintoja. Löytö avasi uuden, infrapunapohjaisen reitin, jota pitkin tähtitieteilijät voivat etsiä aktiivisesti ruokkivia mustia aukkoja. Ensimmäinen havainto sai ryhmän etsimään lisää TDE:itä. Uutta tutkimustaan ​​varten tutkijat hakivat NEOWISEn – NASA:n Wide-field Infrared Survey Explorerin uudistetun version – tekemiä arkistohavaintoja. Tämä satelliittiteleskooppi laukaistiin vuonna 2009 ja on lyhyen tauon jälkeen jatkanut koko taivaan skannausta infrapuna "transienttien" tai lyhyiden purkausten varalta. Ryhmä kävi läpi tehtävän arkistoidut havainnot algoritmilla, jonka oli kehittänyt toinen kirjoittaja Kishalay De. Tämä algoritmi poimii infrapunasäteilyn kuvioita, jotka ovat todennäköisiä merkkejä lyhytaikaisesta infrapunasäteilyn purskeesta. Tämän jälkeen ryhmä vertaili merkittyjä transientteja luetteloon kaikista tunnetuista lähellä sijaitsevista galakseista 200 megaparsekin tai 600 miljoonan valovuoden säteellä. He havaitsivat, että infrapunatransientit voidaan jäljittää noin 1,000 galaksiin. Sitten he zoomasivat kunkin galaksin infrapunapurskeen signaaliin määrittääkseen, tuliko signaali jostain muusta lähteestä kuin TDE:stä, kuten aktiivisesta galaktisesta ytimestä tai supernovasta. Suljettuaan pois nämä mahdollisuudet, tiimi analysoi sitten jäljellä olevat signaalit ja etsi infrapunakuviota, joka on tyypillinen TDE:lle – nimittäin jyrkkää piikkiä, jota seurasi asteittainen lasku, joka heijastaa prosessia, jossa musta aukko repii tähti, lämmittää yhtäkkiä ympäröivän pölyn noin 1,000 kelviniin ennen kuin se jäähtyy vähitellen. Tämä analyysi paljasti 18 "puhdasta" signaalia vuorovesihäiriötapahtumista. Tutkijat tekivät tutkimuksen galakseista, joista kukin TDE löydettiin, ja huomasivat, että niitä esiintyi useissa järjestelmissä, mukaan lukien pölyisissä galakseissa, koko taivaalla. "Jos katsoisit ylös taivaalle ja näkisit joukon galakseja, TDE:t esiintyisivät edustavasti niissä kaikissa", Masteron sanoo. "Se ei tarkoita sitä, että niitä esiintyy vain yhden tyyppisessä galaksissa, kuten ihmiset luulivat perustuen vain optisiin ja röntgenhakuihin." "Nyt on mahdollista kurkistaa pölyn läpi ja suorittaa läheisten TDE:iden laskenta", sanoo Harvardin yliopiston tähtitieteen professori Edo Berger, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. "Erityisen jännittävä näkökohta tässä työssä on seurantatutkimusten mahdollisuudet suurilla infrapunatutkimuksilla, ja olen innoissani nähdessäni, mitä löytöjä ne tuottavat."

Pölyinen ratkaisu

Ryhmän löydöt auttavat ratkaisemaan joitain tärkeitä kysymyksiä vuorovesihäiriötapahtumien tutkimuksessa. Esimerkiksi ennen tätä työtä tähtitieteilijät olivat enimmäkseen nähneet TDE:itä yhden tyyppisessä galaksissa - "post-starburst" -järjestelmässä, joka oli aiemmin ollut tähtiä muodostava tehdas, mutta on sittemmin asettunut. Tämä galaksityyppi on harvinainen, ja tähtitieteilijät ihmettelivät, miksi TDE:t näyttivät ilmaantuvan vain näissä harvinaisemmissa järjestelmissä. Sattuu niin, että nämä järjestelmät ovat myös suhteellisen pölyttömät, mikä tekee TDE:n optisista tai röntgensäteilystä luonnollisesti helpompia havaita. Nyt, katsomalla infrapunakaistaa, tähtitieteilijät voivat nähdä TDE:t monissa muissa galakseissa. Ryhmän uudet tulokset osoittavat, että mustat aukot voivat niellä tähtiä useissa galakseissa, ei vain tähtipurkauksen jälkeisissä järjestelmissä. Löydökset ratkaisevat myös "puuttuvan energian" -ongelman. Fyysikot ovat teoriassa ennustaneet, että TDE:iden pitäisi säteillä enemmän energiaa kuin mitä on todellisuudessa havaittu. Mutta MIT-tiimi sanoo nyt, että pöly voi selittää eron. He havaitsivat, että jos TDE tapahtuu pölyisessä galaksissa, pöly itsessään voisi absorboida optisten ja röntgensäteilyn lisäksi myös äärimmäistä ultraviolettisäteilyä määrän, joka vastaa oletettua "puuttuvaa energiaa". 18 uutta havaintoa auttavat myös tähtitieteilijöitä arvioimaan nopeuden, jolla TDE:itä esiintyy tietyssä galaksissa. Kun he ottavat huomioon uudet TDE:t aiempien havaintojen kanssa, he arvioivat, että galaksi kokee vuorovesihäiriötapahtuman kerran 50,000 XNUMX vuodessa. Tämä nopeus on lähempänä fyysikkojen teoreettisia ennusteita. Infrapunahavaintoja lisäämällä tiimi toivoo ratkaisevansa TDE:n nopeuden ja niitä käyttävien mustien aukkojen ominaisuudet. "Ihmiset keksivät erittäin eksoottisia ratkaisuja näihin pulmiin, ja nyt olemme tulleet siihen pisteeseen, että voimme ratkaista ne kaikki", Kara sanoo. ”Tämä antaa meille luottamusta siihen, että emme tarvitse kaikkea tätä eksoottista fysiikkaa selittääksemme näkemämme. Ja meillä on parempi käsitys mekaniikasta sen takana, kuinka tähti repeytyy ja musta aukko ahmii sen. Ymmärrämme näitä järjestelmiä paremmin."

Aikaleima:

Lisää aiheesta Nanowerk