Para astronom melihat 18 lubang hitam melahap bintang-bintang di dekatnya

Para astronom melihat 18 lubang hitam melahap bintang-bintang di dekatnya

Stempel Waktu: 29 Januari 2024 12:04
Node Sumber: 3088799
29 Januari 2024 (Berita Nanowerk) Lubang hitam penghancur bintang ada dimana-mana di langit jika Anda tahu cara mencarinya. Itulah salah satu pesan dari studi baru yang dilakukan para ilmuwan MIT, yang muncul di Astrophysical Journal (“A New Population of Mid-Infrared-Selected Tidal Disruption Events: Implications for Tidal Disruption Event Rates and Host Galaxy Properties”). Penulis studi tersebut melaporkan penemuan 18 peristiwa gangguan pasang surut (TDE) baru – peristiwa ekstrem ketika sebuah bintang di dekatnya secara pasang surut ditarik ke dalam lubang hitam dan terkoyak-koyak. Saat lubang hitam berpesta, ia mengeluarkan ledakan energi yang sangat besar di seluruh spektrum elektromagnetik. Para astronom telah mendeteksi peristiwa gangguan pasang surut sebelumnya dengan mencari karakteristik semburan pada pita optik dan sinar-X. Hingga saat ini, penelusuran tersebut telah mengungkap sekitar selusin peristiwa penghancuran bintang di alam semesta terdekat. TDE baru yang dibuat oleh tim MIT lebih dari dua kali lipat katalog TDE yang diketahui di alam semesta. kejadian gangguan pasang surut Ilmuwan MIT telah mengidentifikasi 18 peristiwa gangguan pasang surut (TDE) baru – peristiwa ekstrem ketika sebuah bintang di dekatnya tertarik secara pasang surut ke dalam lubang hitam dan terkoyak-koyak. Deteksi tersebut lebih dari dua kali lipat jumlah TDE yang diketahui di alam semesta terdekat. (Atas izin Megan Masterson, Erin Kara, dkk) Para peneliti melihat peristiwa-peristiwa yang sebelumnya “tersembunyi” ini dengan melihat pada pita yang tidak konvensional: inframerah. Selain mengeluarkan semburan optik dan sinar-X, TDE dapat menghasilkan radiasi infra merah, khususnya di galaksi “berdebu”, di mana lubang hitam di pusatnya diselimuti oleh puing-puing galaksi. Debu di galaksi-galaksi ini biasanya menyerap dan mengaburkan cahaya optik dan sinar-X, serta tanda-tanda TDE di pita-pita ini. Dalam prosesnya, debu juga memanas sehingga menghasilkan radiasi infra merah yang dapat dideteksi. Oleh karena itu, tim menemukan bahwa emisi inframerah dapat menjadi tanda terjadinya gangguan pasang surut. Dengan melihat pita inframerah, tim MIT menemukan lebih banyak TDE di galaksi tempat peristiwa semacam itu sebelumnya tersembunyi. Ke-18 peristiwa baru tersebut terjadi di berbagai jenis galaksi yang tersebar di langit. “Mayoritas sumber-sumber ini tidak muncul dalam pita optik,” kata penulis utama Megan Masterson, seorang mahasiswa pascasarjana di Institut Kavli untuk Penelitian Astrofisika dan Luar Angkasa MIT. “Jika Anda ingin memahami TDE secara keseluruhan dan menggunakannya untuk menyelidiki demografi lubang hitam supermasif, Anda perlu melihat pada pita inframerah.” Penulis MIT lainnya termasuk Kishalay De, Christos Panagiotou, Anna-Christina Eilers, Danielle Frostig, dan Robert Simcoe, dan asisten profesor fisika MIT Erin Kara, bersama dengan kolaborator dari berbagai institusi termasuk Institut Max Planck untuk Fisika Luar Angkasa di Jerman.

Lonjakan panas

Tim baru-baru ini mendeteksi TDE terdekat, dengan mencari melalui observasi inframerah. Penemuan ini membuka rute baru berbasis inframerah yang memungkinkan para astronom mencari sumber makanan bagi lubang hitam. Deteksi pertama tersebut mendorong kelompok tersebut untuk mencari lebih banyak TDE. Untuk studi baru mereka, para peneliti mencari melalui observasi arsip yang diambil oleh NEOWISE – versi terbaru dari Wide-field Independent Survey Explorer milik NASA. Teleskop satelit ini diluncurkan pada tahun 2009 dan setelah jeda singkat, teleskop ini terus memindai seluruh langit untuk mencari “transien” inframerah, atau semburan singkat. Tim memeriksa arsip pengamatan misi menggunakan algoritma yang dikembangkan oleh rekan penulis Kishalay De. Algoritme ini memilih pola emisi inframerah yang kemungkinan merupakan tanda ledakan radiasi inframerah sementara. Tim kemudian melakukan referensi silang transien yang ditandai dengan katalog semua galaksi terdekat yang diketahui dalam jarak 200 megaparsec, atau 600 juta tahun cahaya. Mereka menemukan bahwa transien inframerah dapat ditelusuri ke sekitar 1,000 galaksi. Mereka kemudian memperbesar sinyal ledakan inframerah masing-masing galaksi untuk menentukan apakah sinyal tersebut muncul dari sumber selain TDE, seperti inti galaksi aktif atau supernova. Setelah mengesampingkan kemungkinan-kemungkinan ini, tim kemudian menganalisis sinyal yang tersisa, mencari pola inframerah yang merupakan karakteristik TDE – yaitu, lonjakan tajam yang diikuti oleh penurunan bertahap, yang mencerminkan proses di mana lubang hitam merobek sebuah lubang hitam. bintang, tiba-tiba memanaskan debu di sekitarnya hingga sekitar 1,000 kelvin sebelum mendingin secara bertahap. Analisis ini mengungkapkan 18 sinyal “bersih” dari peristiwa gangguan pasang surut. Para peneliti melakukan survei terhadap galaksi tempat setiap TDE ditemukan, dan melihat bahwa hal tersebut terjadi di berbagai sistem, termasuk galaksi berdebu, di seluruh langit. “Jika Anda melihat ke langit dan melihat sekelompok galaksi, TDE akan terjadi di semua galaksi,” kata Masteron. “Hal ini tidak hanya terjadi di satu jenis galaksi, seperti yang diperkirakan orang hanya berdasarkan penelusuran optik dan sinar-X.” “Sekarang kita bisa melihat melalui debu dan menyelesaikan sensus TDE di dekatnya,” kata Edo Berger, profesor astronomi di Universitas Harvard, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. “Aspek yang sangat menarik dari penelitian ini adalah potensi penelitian lanjutan dengan survei inframerah skala besar, dan saya sangat antusias untuk melihat penemuan apa yang akan dihasilkan dari penelitian ini.”

Solusi berdebu

Penemuan tim membantu menyelesaikan beberapa pertanyaan besar dalam studi peristiwa gangguan pasang surut. Misalnya, sebelum penelitian ini dilakukan, para astronom sebagian besar telah melihat TDE di satu jenis galaksi – sistem “pasca ledakan bintang” yang sebelumnya merupakan pabrik pembentuk bintang, namun kini sudah ada. Jenis galaksi ini jarang ditemukan, dan para astronom bingung mengapa TDE tampaknya hanya muncul di sistem yang lebih langka ini. Kebetulan sistem ini juga relatif bebas debu, sehingga emisi optik atau sinar-X TDE secara alami lebih mudah dideteksi. Kini, dengan melihat pita inframerah, para astronom dapat melihat TDE di lebih banyak galaksi. Hasil baru tim menunjukkan bahwa lubang hitam dapat melahap bintang-bintang di berbagai galaksi, tidak hanya sistem pasca-ledakan bintang. Temuan ini juga memecahkan masalah “energi yang hilang”. Fisikawan secara teoritis memperkirakan bahwa TDE akan memancarkan lebih banyak energi daripada yang telah diamati. Namun tim MIT sekarang mengatakan bahwa debu mungkin menjelaskan perbedaan tersebut. Mereka menemukan bahwa jika TDE terjadi di galaksi berdebu, debu itu sendiri tidak hanya dapat menyerap emisi optik dan sinar-X tetapi juga radiasi ultraviolet yang ekstrim, dalam jumlah yang setara dengan “energi yang hilang”. Ke-18 deteksi baru ini juga membantu para astronom memperkirakan tingkat terjadinya TDE di galaksi tertentu. Ketika mereka memperhitungkan TDE baru dengan deteksi sebelumnya, mereka memperkirakan sebuah galaksi mengalami peristiwa gangguan pasang surut setiap 50,000 tahun sekali. Angka ini mendekati prediksi teoritis fisikawan. Dengan lebih banyak pengamatan inframerah, tim berharap dapat mengetahui laju TDE dan sifat lubang hitam yang menjadi sumber tenaganya. “Orang-orang menemukan solusi yang sangat unik terhadap teka-teki ini, dan sekarang kita telah sampai pada titik di mana kita dapat menyelesaikan semuanya,” kata Kara. “Ini memberi kita keyakinan bahwa kita tidak memerlukan semua ilmu fisika eksotik ini untuk menjelaskan apa yang kita lihat. Dan kita memiliki pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme di balik bagaimana sebuah bintang terkoyak dan ditelan oleh lubang hitam. Kami memahami sistem ini dengan lebih baik.”

Stempel Waktu:

Lebih dari Nanowerk