De Daniel Clery ian. 28, 2020, 17:05

prinse

În centrul a aproape fiecarei galaxii se află un monstru, o gaură neagră uriașă de milioane sau chiar miliarde de ori mai grea decât Soarele. Unele, cunoscute sub numele de quasari sau nuclei galactici activi, strălucesc puternic de pe întregul univers, pe măsură ce devorează continuu gazele din jur. Dar majoritatea sunt latente, pândind invizibil de mii de ani - până când o stea trece prea aproape și este ruptă în bucăți. Aceasta declanșează un eveniment de întrerupere a mareelor ​​de o lună (TDE), care poate străluci la fel de puternic ca o supernovă.

Până acum câțiva ani, astronomii au observat doar o mână de TDE. Dar acum, o nouă generație de sondaje pe teren larg îi surprinde pe mai mulți la scurt timp după ce au început - oferind noi informații despre evenimentele violente și populația ascunsă de găuri negre care le determină.

„Suntem încă în tranșee, încercând să înțelegem mecanismele fizice care alimentează aceste emisii”, spune Suvi Gezari de la Universitatea din Maryland, College Park. La începutul acestei luni, la reuniunea anuală a Societății Astronomice Americane de la Honolulu, Gezari a prezentat o analiză a 39 de TDE: 22 din ultimii ani și 17 detectate în primele 18 luni de funcționare a Zwicky Transient Facility (ZTF), o unitate de 1,2 metri telescop de inspecție în California.

În imaginea standard TDE, gravitatea găurii negre distruge o stea care se apropie în fire ca spaghetele. Gaura neagră înghite imediat jumătate din materia stelei, în timp ce restul se arcuiește în serpentine lungi. Acestea cad repede și se așează într-un disc de acumulare care alimentează constant materialul în gaura neagră, devenind atât de fierbinte încât emite numeroase raze X.

Un satelit de cartografiere cu raze X a descoperit primele TDE în anii 1990. Acum, sondajele optice precum ZTF reiau evenimentele care se schimbă rapid și surprind detalii revelatoare ale strălucirii vizibile. De asemenea, alertează alte observatoare, cum ar fi telescopul Swift al NASA, pentru a face observații ulterioare la lungimi de undă ultraviolete și cu raze X.

Amprentele digitale ale anumitor gaze din spectrul luminii vizibile pot dezvălui ce fel de stea a coborât în ​​fața găurii negre. Gezari și colegii ei au descoperit că spectrele TDE s-au împărțit în trei clase, dominate de hidrogen, heliu sau un amestec de gaze. Hidrogenul semnalează probabil stele mari, tinere, în timp ce evenimentele cu heliu ar putea indica nucleele stelelor mai vechi ale căror cochilii de hidrogen au fost îndepărtate - poate de o perie anterioară cu gaura neagră. Ea spune că proporțiile dezvăluie ceva despre populațiile de stele din chiar centrele galaxiilor, la distanțe de Pământ care altfel ar fi imposibil de sondat.

Dacă astronomii ar putea transforma lumina într-o lectură a cât de repede este aspirat materialul, ar putea fi capabili să determine masa unei găuri negre - ceva de obicei estimat brut prin măsurarea dimensiunii galaxiei sale. Pentru aceasta, totuși, „Trebuie să înțelegem astrofizica procesului cu o mai mare claritate”, spune Tsvi Piran de la Universitatea Ebraică din Ierusalim. Pentru câteva TDE-uri, astronomii au reușit să compare creșterea și scăderea strălucirii vizibile cu măsurători de raze X făcute din spațiu - și în mod nedumeritor, cei doi nu se potrivesc. Razele X devin adesea neregulate, apar târziu sau sunt absente cu totul.

Razele X ar putea fi constante, dar ascunse de un nor de gaz, de sute de ori mai mare decât gaura neagră, care se formează dintr-un rest de materiale, spune Kate Alexander de la Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "Este ca și cum gaura neagră iese indigestie, deoarece mănâncă prea mult prea repede". Piran crede că este mai probabil ca razele X să fie generate în rafale, pe măsură ce pâlcurile de materie cad în gaura neagră. Oricum ar fi, astronomii nu sunt pregătiți să culeagă masa unei găuri negre din strălucirea unui TDE.

Teoria sugerează că găurile negre pot deveni prea masive pentru a declanșa TDE. Deasupra unei mase de 100 de milioane de sori, găurile negre ar trebui să înghită stele întregi, mai degrabă decât să le sfâșie pe măsură ce se apropie. Până în prezent, numărul tot mai mare de TDE provine din galaxii mai mici, sugerând că limita este reală.

TDE-urile ar putea oferi chiar o fereastră către o gaură neagră mai evazivă caracteristică: rotirea sa. Dheeraj Pasham de la Massachusetts Institute of Technology a studiat emisiile de raze X moi ale a trei TDE care pulsează în bătăi semiregulare. El spune că au fost observate bătăi similare, cu frecvență mai mare, provenind din găuri negre mai mici, cu masă stelară, și suspectează că reflectările pulsatorii ale rotirii găurii negre. Constrângerile asupra acestei proprietăți ar putea ajuta la rezolvarea unui mister de durată: dacă găurile negre gigantice se formează prin adunarea lentă a materiei stelare pe parcursul vieții lor - un proces de așteptat să producă o rotire rapidă - sau prin fuzionarea cu găurile negre gigantice din alte nuclee galactice, ceea ce ar rezulta într-o rotire mai lentă. Un sondaj cu raze X al multor TDE ar putea dezvălui care proces domină.

Odată cu creșterea rapidă a numărului de TDE capturate și așteptate sute sau chiar mii de descoperiri pe an din sondaje noi, cercetătorii speră că evenimentele vor răspunde la mai multe întrebări. „Visul meu este ca TDE să fie un fel de riglă sau scară pentru masa găurilor negre”, spune Gezari. „Nu suntem încă acolo, dar ne apropiem”.