אסטרונומים מזהים 18 חורים שחורים זוללים כוכבים סמוכים

אסטרונומים מזהים 18 חורים שחורים זוללים כוכבים סמוכים

חותמת זמן: 29 בינואר 2024 12:04
צומת המקור: 3088799
29 בינואר 2024 (חדשות Nanowerk) חורים שחורים גורעי כוכב נמצאים בכל מקום בשמיים אם רק יודעים איך לחפש אותם. זו הודעה אחת ממחקר חדש של מדעני MIT, המופיע ב- אסטרופיסיקל ז'ורנל (“A New Population of Mid-Infrared-Selected Tidal Disruption Events: Implications for Tidal Disruption Event Rates and Host Galaxy Properties”). מחברי המחקר מדווחים על גילוי של 18 אירועי שיבוש גאות ושפל חדשים (TDEs) - מקרים קיצוניים שבהם כוכב סמוך נמשך בגאות לתוך חור שחור ונקרע לגזרים. בזמן שהחור השחור חוגג, הוא פולט פרץ עצום של אנרגיה על פני הספקטרום האלקטרומגנטי. אסטרונומים זיהו אירועי שיבוש גאות ושפל על ידי חיפוש אחר התפרצויות אופייניות ברצועות האופטי והרנטגן. עד כה, חיפושים אלה חשפו כתריסר אירועי גריסה של כוכבים ביקום הסמוך. ה-TDE החדשים של צוות MIT יותר מכפילים את הקטלוג של TDEs הידועים ביקום. אירועי שיבוש גאות ושפל מדעני MIT זיהו 18 אירועי שיבוש גאות ושפל חדשים - מקרים קיצוניים שבהם כוכב סמוך נמשך בגאות לתוך חור שחור ונקרע לגזרים. הגילויים יותר מכפילים את מספר ה-TDEs הידועים ביקום הסמוך. (באדיבות מייגן מאסטרסון, ארין קארה, ואח') החוקרים הבחינו באירועים "המוסתרים" בעבר על ידי הסתכלות בלהקה לא שגרתית: אינפרא אדום. בנוסף להפצת התפרצויות אופטיות וקרני רנטגן, TDEs יכולים ליצור קרינה אינפרא אדומה, במיוחד בגלקסיות "מאובקות", שבהן חור שחור מרכזי עטוף בפסולת גלקטית. האבק בגלקסיות אלה בדרך כלל סופג ומסתיר אור אופטי וקרני רנטגן, וכל סימן ל-TDEs ברצועות אלה. תוך כדי כך גם האבק מתחמם ומייצר קרינת אינפרא אדומה הניתנת לזיהוי. הצוות מצא כי פליטת אינפרא אדום, על כן, יכולה לשמש סימן לאירועי שיבוש גאות ושפל. על ידי הסתכלות ברצועת האינפרא אדום, צוות MIT בחר הרבה יותר TDEs, בגלקסיות שבהן אירועים כאלה הוסתרו בעבר. 18 האירועים החדשים התרחשו בסוגים שונים של גלקסיות, הפזורות על פני השמים. "רוב המקורות האלה לא מופיעים בלהקות אופטיות", אומרת הסופרת הראשית מייגן מסטרסון, סטודנטית לתואר שני במכון Kavli לחקר אסטרופיזיקה וחלל של MIT. "אם אתה רוצה להבין TDEs בכללותו ולהשתמש בהם כדי לחקור את הדמוגרפיה של חורים שחורים סופר מסיביים, אתה צריך להסתכל בפס האינפרא אדום." מחברים אחרים ב-MIT כוללים את Kishalay De, Christos Panagiotou, Anna-Christina Eilers, Danielle Frostig ו-Robert Simcoe, ואסיסטנטית פרופסור לפיזיקה של MIT, ארין קארה, יחד עם משתפי פעולה ממספר מוסדות כולל מכון מקס פלנק לפיזיקה חוצנית בגרמניה.

ספייק חום

הצוות זיהה לאחרונה את ה-TDE הקרוב ביותר עד כה, על ידי חיפוש באמצעות תצפיות אינפרא אדום. התגלית פתחה מסלול חדש, מבוסס אינפרא אדום, שבאמצעותו יכולים אסטרונומים לחפש חורים שחורים שמזין באופן פעיל. הגילוי הראשון הזה דרבן את הקבוצה לחפש עוד TDEs. עבור המחקר החדש שלהם, החוקרים חיפשו תצפיות ארכיוניות שצולמו על ידי NEOWISE - הגרסה המחודשת של Wide-field Infrared Survey Explorer של נאס"א. טלסקופ לווין זה שוגר בשנת 2009 ולאחר הפסקה קצרה המשיך לסרוק את כל השמים לאיתור "חולי חלוף" אינפרא אדום או התפרצויות קצרות. הצוות עיין בתצפיות הארכיון של המשימה באמצעות אלגוריתם שפותח על ידי המחבר Kishalay De. אלגוריתם זה בוחר דפוסים בפליטות אינפרא אדום שהם סימנים סבירים להתפרצות חולפת של קרינת אינפרא אדום. לאחר מכן, הצוות הצליב את הזמנים המסומנים עם קטלוג של כל הגלקסיות הסמוכות המוכרות בטווח של 200 מגה-פרסק, או 600 מיליון שנות אור. הם גילו שניתן לייחס מעברי אינפרא אדום לכ-1,000 גלקסיות. לאחר מכן הם התקרבו לאות של פרץ אינפרא אדום של כל גלקסיה כדי לקבוע אם האות הגיע ממקור שאינו TDE, כגון גרעין גלקטי פעיל או סופרנובה. לאחר שלל את האפשרויות הללו, הצוות ניתח את האותות הנותרים, וחיפש תבנית אינפרא אדום האופיינית ל-TDE - כלומר, ספייק חד ואחריו צניחה הדרגתית, המשקפת תהליך שבו חור שחור, בקריעת כוכב, מחמם לפתע את האבק שמסביב לכ-1,000 קלווין לפני שהוא מתקרר בהדרגה. ניתוח זה חשף 18 אותות "נקיים" של אירועי שיבוש גאות ושפל. החוקרים ערכו סקר של הגלקסיות שבהן נמצאה כל TDE, וראו שהן מתרחשות במגוון מערכות, כולל גלקסיות מאובקות, על פני כל השמים. "אם היית מסתכל למעלה בשמיים ורואה חבורה של גלקסיות, ה-TDEs היו מתרחשים באופן מייצג בכולן", אומר מאסטרון. "זה לא שהם מתרחשים רק בסוג אחד של גלקסיה, כפי שאנשים חשבו רק על סמך חיפושים אופטיים וקרני רנטגן." "עכשיו אפשר להציץ דרך האבק ולהשלים את מפקד האוכלוסין של TDEs בקרבת מקום", אומר אדו ברגר, פרופסור לאסטרונומיה באוניברסיטת הרווארד, שלא היה מעורב במחקר. "היבט מרגש במיוחד בעבודה זו הוא הפוטנציאל של מחקרי המשך עם סקרי אינפרא אדום גדולים, ואני נרגש לראות אילו תגליות הם יניבו."

פתרון מאובק

התגליות של הצוות עוזרות לפתור כמה שאלות מרכזיות בחקר אירועי שיבוש גאות ושפל. לדוגמה, לפני העבודה הזו, אסטרונומים ראו בעיקר TDE בסוג אחד של גלקסיה - מערכת "אחרי התפרצות כוכבים" שהייתה בעבר מפעל ליצירת כוכבים, אך מאז התיישבה. סוג הגלקסיה הזה נדיר, ואסטרונומים היו תמוהים מדוע נראה כי TDEs צצים רק במערכות הנדירות יותר הללו. כך קורה שהמערכות הללו גם נטולות אבק יחסית, מה שהופך את פליטת האופטי או ה-X של TDE לקלה יותר באופן טבעי לזיהוי. כעת, על ידי התבוננות ברצועת האינפרא אדום, אסטרונומים מסוגלים לראות TDE בגלקסיות רבות נוספות. התוצאות החדשות של הצוות מראות שחורים שחורים יכולים לטרוף כוכבים במגוון של גלקסיות, לא רק במערכות שלאחר התפרצות כוכבים. הממצאים גם פותרים בעיית "אנרגיה חסרה". פיזיקאים חזו תיאורטית ש-TDEs צריכים להקרין יותר אנרגיה ממה שנצפה בפועל. אבל צוות MIT אומר כעת שאבק עשוי להסביר את הפער. הם גילו שאם TDE מתרחש בגלקסיה מאובקת, האבק עצמו יכול לספוג לא רק פליטות אופטיות וקרני רנטגן אלא גם קרינה אולטרה סגולה קיצונית, בכמות שווה ערך ל"אנרגיה החסרה" המשוערת. 18 הגילויים החדשים גם עוזרים לאסטרונומים להעריך את הקצב שבו מתרחשים TDE בגלקסיה נתונה. כאשר הם מבינים את ה-TDE החדשים עם גילויים קודמים, הם מעריכים שגלקסיה חווה אירוע של שיבוש גאות ושפל אחת ל-50,000 שנה. שיעור זה מתקרב יותר לתחזיות התיאורטיות של הפיזיקאים. בעזרת תצפיות אינפרא אדום נוספות, הצוות מקווה לפתור את קצב ה-TDEs ואת המאפיינים של החורים השחורים המפעילים אותם. "אנשים מצאו פתרונות אקזוטיים מאוד לחידות האלה, ועכשיו הגענו לנקודה שבה נוכל לפתור את כולם", אומר קארה. "זה נותן לנו ביטחון שאנחנו לא צריכים את כל הפיזיקה האקזוטית הזו כדי להסביר את מה שאנחנו רואים. ויש לנו שליטה טובה יותר במכניקה שמאחורי איך כוכב נקרע לגזרים ונבלע על ידי חור שחור. אנחנו מבינים טוב יותר את המערכות האלה".

בול זמן:

עוד מ ננוווק