Death By Spaghettification! Οι αστρονόμοι εντόπισαν ένα αστέρι που καταναλώνεται από μια μαύρη τρύπα

Μια διεθνής ομάδα ερευνητών χρησιμοποίησε τηλεσκόπια από όλο τον κόσμο——συμπεριλαμβανομένων οργάνων που χειρίζεται το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο——για να δει μια έκρηξη φωτός που εκπέμπεται από ένα άστρο καθώς αυτό σχίζεται από τις παλιρροϊκές δυνάμεις μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας.

Το συμβάν — τεχνικά γνωστό ως «γεγονός παλιρροϊκής διαταραχής» (TDE)— συνέβη 215 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, αλλά παρά την τρομακτική απόσταση ήχου, αυτή είναι η πιο κοντινή στον πλανήτη μας. φωτοβολίδα έχει συλληφθεί ποτέ. Αυτό, και το γεγονός ότι οι αστρονόμοι εντόπισαν το γεγονός νωρίς, σημαίνει ότι η ομάδα μπόρεσε να μελετήσει τα φαινόμενα με άνευ προηγουμένου λεπτομέρεια, αποκαλύπτοντας με τη σειρά του κάποιες εκπλήξεις σε αυτή τη βίαιη και ισχυρή διαδικασία.

Οι αστρονόμοι κατεύθυναν το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του ESO (VLT), που βασίζεται στην έρημο Ατακάμα, στη Χιλή, και άλλα όργανα με μια έκρηξη φωτός που πρωτοεμφανίστηκε πέρυσι. Μελέτησαν την έκλαμψη, που βρίσκεται στο AT2019qiz σε έναν σπειροειδή γαλαξία στον αστερισμό του Ηριδανού, για έξι μήνες καθώς αυξήθηκε σε φωτεινότητα και στη συνέχεια έσβησε. Τα ευρήματά τους δημοσιεύονται σήμερα στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

«Η έρευνά μου επικεντρώνεται σε στενές συναντήσεις μεταξύ αστέρων και υπερμεγέθων μαύρων τρυπών στα κέντρα των γαλαξιών. Η βαρύτητα πολύ κοντά σε μια μαύρη τρύπα είναι τόσο ισχυρή που ένα αστέρι δεν μπορεί να επιβιώσει και αντ 'αυτού διασπάται σε λεπτά ρεύματα αερίου», λέει ο Thomas Wevers, συν-συγγραφέας της μελέτης και μέλος της ESO στο Σαντιάγο της Χιλής, στο ZME Science. " Αυτή η διαδικασία ονομάζεται συμβάν παλιρροϊκής διαταραχής ή μερικές φορές «σπαγγετοποίηση».

Αφήστε την έναρξη της ταινίας

Ο Wevers, ο οποίος ήταν μέλος του Ινστιτούτου Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ, στο Ηνωμένο Βασίλειο, καθώς διεξαγόταν η μελέτη, εξηγεί ότι μπορεί να χρειαστούν αρκετές εβδομάδες — ή ακόμη και μήνες — για να εντοπιστούν με βεβαιότητα αυτά τα συμβάντα σπαγγέτισης. Μια τέτοια αναγνώριση παίρνει επίσης όλα τα τηλεσκόπια και την παρατηρητική ισχύ που μπορούν να συγκεντρωθούν. Αυτό μπορεί συχνά να προκαλέσει καθυστέρηση που έχει ως αποτέλεσμα οι αστρονόμοι να χάνουν τα πρώτα στάδια της διαδικασίας.

«Είναι σαν να παρακολουθείς μια ταινία, αλλά μετά από 30 λεπτά, πολλές πληροφορίες χάνονται αν δεν μπορείς να παρακολουθήσεις από την αρχή, και ενώ μπορεί να είσαι σε θέση να ανακατασκευάσεις κατά προσέγγιση τι έχει συμβεί, δεν μπορείς ποτέ να είσαι απόλυτα σίγουρος». εξηγεί ο ερευνητής. Όμως, αυτό δεν συνέβη με αυτό το νέο γεγονός.

Να επιμείνουμε στην αναλογία. αυτή τη φορά η ομάδα είχε το ποπ κορν και το ποτό της και ήταν στις θέσεις της πριν ξεκινήσουν τα τρέιλερ.

Ωστόσο, ο εντοπισμός συμβάντων σπαγγετοποίησης δεν είναι μόνο δύσκολος λόγω προβλημάτων χρονισμού. Τέτοιες εκδηλώσεις είναι αρκετά σπάνιες, με μόνο 100 υποψηφίους να έχουν εντοπιστεί μέχρι στιγμής, και συχνά επισκιάζονται από ένα παραπέτασμα σκόνης και συντριμμιών. Όταν μια μαύρη τρύπα καταβροχθίζει ένα αστέρι, ένας πίδακας υλικού εκτοξεύεται προς τα έξω που μπορεί να κρύψει περαιτέρω την άποψη των αστρονόμων. Η άμεση προβολή αυτού του συμβάντος επέτρεψε να φανεί αυτό το τζετ καθώς προχωρούσε.

«Η δυσκολία προέρχεται πρώτα από την επιλογή αυτών των σπάνιων γεγονότων ανάμεσα σε όλα τα πιο κοινά πράγματα που αλλάζουν στον νυχτερινό ουρανό:μεταβλητά αστέρια και εκρήξεις σουπερνόβα», Matt Nicholl, λέκτορας και ερευνητής της Royal Astronomical Society στο Πανεπιστήμιο του Birmingham, UK. και ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης λέει στο ZME Science. " Μια δεύτερη δυσκολία προέρχεται από τα ίδια τα γεγονότα:προβλέφθηκε ότι θα φαίνονται περίπου 100 φορές πιο ζεστά από τη φωτοβολίδα που παρατηρήσαμε. Τα δεδομένα μας δείχνουν ότι αυτό συμβαίνει λόγω όλων των εκροών συντριμμιών που εκτοξεύονται από τη μαύρη τρύπα:απορροφά τη θερμότητα και ψύχεται καθώς διαστέλλεται."

Σπαγγέτι:Νόστιμο και επικίνδυνο

Η διαδικασία της μακαρονάδας είναι μια από τις πιο συναρπαστικές πτυχές της φυσικής της μαύρης τρύπας. Προκύπτει από τη μαζική αλλαγή στις βαρυτικές δυνάμεις που βιώνει ένα σώμα καθώς πλησιάζει σε μια μαύρη τρύπα.

«Ένα αστέρι είναι ουσιαστικά μια γιγάντια σφαίρα καυτού, αυτο-βαρυτικού αερίου, γι' αυτό και έχει χονδρικά σφαιρικό σχήμα. Όταν το άστρο πλησιάζει τη μαύρη τρύπα, η βαρύτητα ενεργεί σε μια προτιμώμενη κατεύθυνση, έτσι το αστέρι συμπιέζεται προς μία κατεύθυνση αλλά τεντώνεται στην κάθετη κατεύθυνση», λέει ο Wevers. «Μπορείτε να το συγκρίνετε με ένα μπαλόνι:όταν το πιέζετε ανάμεσα στα χέρια σας, επιμηκύνεται προς την κατεύθυνση παράλληλη με τα χέρια σας. Επειδή η βαρύτητα είναι τόσο ακραία, το αποτέλεσμα είναι ότι το αστέρι συμπιέζεται ουσιαστικά σε ένα πολύ μακρύ και λεπτό σκέλος σπαγγέτι — εξ ου και το όνομα σπαγγέτι».

Ο Nicholl συνεχίζει, εξηγώντας τι συμβαίνει δίπλα σε αυτό το αστρικό σκέλος σπαγγέτι:«Τελικά, τυλίγεται γύρω-γύρω και συγκρούεται με τον εαυτό του, και τότε αρχίζουμε να βλέπουμε το φως να εμφανίζεται καθώς το υλικό θερμαίνεται πριν είτε πέσει στη μαύρη τρύπα είτε πετάγεται πίσω στο διάστημα.

«Η απόσταση στην οποία το αστέρι συνάντησε την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα ήταν περίπου η ίδια απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου — αυτό δείχνει πόσο απίστευτα ισχυρή πρέπει να είναι η βαρυτική έλξη της μαύρης τρύπας για να μπορέσει να σχίσει το αστέρι από αυτήν την απόσταση».

Εκπλήξεις και μελλοντικές εξελίξεις

Οι παρατηρήσεις που έγιναν από τους αστρονόμους τους επέτρεψαν να μελετήσουν λεπτομερώς τη δυναμική ενός αστεριού που υποβάλλεται στη διαδικασία σπαγγετοποίησης, κάτι που δεν ήταν δυνατό πριν. Και όπως είναι αναμενόμενο με μια τέτοια πρώτη, η μελέτη απέφερε κάποιες εκπλήξεις για την ομάδα.

«Η μεγαλύτερη έκπληξη με αυτό το γεγονός ήταν το πόσο γρήγορα το φως λάμπει και έσβησε», λέει ο Nicholl στο ZME. " Χρειάστηκε περίπου ένας μήνας από τη συνάντηση για να φτάσει η λάμψη στο μέγιστο της φωτεινότητας, η οποία είναι από τις ταχύτερες που έχουμε δει ποτέ».

Ο ερευνητής συνεχίζει να εξηγεί ότι τα ταχύτερα γεγονότα είναι πιο δύσκολο να βρεθούν, επομένως υποδηλώνει ότι μπορεί να υπάρχει ένας ολόκληρος πληθυσμός βραχύβιων εκλάμψεων που έχουν ξεφύγει από την προσοχή των αστρονόμων. "Η έρευνά μας μπορεί να έχει λύσει ένα σημαντικό και μακροχρόνιο μυστήριο για το γιατί αυτά τα γεγονότα είναι 100 φορές πιο κρύα από το αναμενόμενο — σε αυτό το συμβάν, το αέριο που εκρέει ήταν που του επέτρεψε να κρυώσει."

Επιβεβαίωση Αυτή η ιδέα σημαίνει ότι η ομάδα πρέπει τώρα να αναζητήσει σπάνιο χρόνο με τηλεσκόπιο για να διερευνήσει περισσότερα από αυτά τα συμβάντα για να δει εάν αυτό το χαρακτηριστικό είναι μοναδικό για την έκρηξη AT2019qiz ή αν είναι κοινό χαρακτηριστικό τέτοιων γεγονότων. «Επειδή μελετήσαμε μόνο ένα συμβάν, δεν είναι ακόμα σαφές εάν τα αποτελέσματά μας ισχύουν καθολικά σε όλα αυτά τα γεγονότα παλιρροϊκής διαταραχής. Πρέπει λοιπόν να επαναλάβουμε το πείραμά μας πολλές φορές», λέει ο Wevers. «Δυστυχώς, βρισκόμαστε στις ιδιοτροπίες της φύσης και στην ικανότητά μας να εντοπίζουμε νέα TDE. Όταν το κάνουμε, θα χρειαστεί να επιβεβαιώσουμε την εικόνα που έχουμε παρουσιάσει ή ίσως να την προσαρμόσουμε εάν εντοπίσουμε διαφορετική συμπεριφορά.»

Ο Wevers καταλήγει επισημαίνοντας τη μοναδική θέση στην οποία βρίσκονται ο ίδιος, ο Nicholl και η ομάδα τους, μελετώντας τόσο σπάνια και δύσκολα παρατηρούμενα γεγονότα και τα αντικείμενα που βρίσκονται πίσω από αυτά. «Δεν είμαστε ακόμα στη φάση που πιστεύουμε ότι έχουμε χαρτογραφήσει όλη τη συμπεριφορά που εμφανίζεται μετά από αυτά τα κατακλυσμιαία γεγονότα, οπότε ενώ κάθε νέο TDE μας βοηθά να απαντάμε σε εκκρεμείς ερωτήσεις, ταυτόχρονα εγείρει και νέα ερωτήματα.

«Βρισκόμαστε συνεχώς σε μια κατάσταση που μοιάζει με 22, κάτι που σε αυτή την περίπτωση είναι καλό, καθώς ωθεί την έρευνά μας προς τα εμπρός!» αναφωνεί ο Wevers. «Βρίσκω πολύ εκπληκτικό το ότι μπορούμε να μελετήσουμε τις γιγάντιες μαύρες τρύπες, που ζυγίζουν εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου μας, και που βρίσκονται εκατοντάδες εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, με τόση λεπτομέρεια με τα τηλεσκόπια μας». P>

Πρωτότυπη έρευνα:Nicholl. M., Wevers. T., Oates. S. R., et al, «Μια εκροή τροφοδοτεί την οπτική άνοδο του κοντινού, ταχέως εξελισσόμενου γεγονότος παλιρροϊκής διαταραχής AT2019qiz», Μηνιαίες ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας , [2020].