Der eingefangene Stern hat mehrere enge Begegnungen mit einem supermassiven Schwarzen Loch in einer fernen Galaxie erlebt – und ist aufgrund seiner massiven gravitativen Gezeitenkräfte möglicherweise sogar dem Zerfetzen von Materie entkommen.
zerstören a Stern durch die Gravitationskräfte von Riesiges schwarzes Loch Es ist eine gewalttätige Angelegenheit, die als Gezeitenstörungsereignis (TDE) bekannt ist. Gas wird aus dem Stern gerissen und durchläuft einen Prozess der „Spagitation“, bei dem es zerschnitten und in Ströme aus heißem Material gedehnt wird, die herumfließen Schwarzes Loch, die eine sehr helle und temporäre Akkretionsscheibe bildet. Aus unserer Sicht das Zentrum Galaxis Das supermassereiche Schwarze Loch scheint zu leuchten.
Am 8. September 2018 entdeckte die All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASASSN) ein Leuchten im Kern einer 893 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie. Die Fackel wurde als AT2018fyk klassifiziert und hatte alle Merkmale eines TDE. Verschiedene Röntgenteleskope, einschließlich NASA-Teleskope Schnellin Europa XMM-Newtonder nett Auf der Internationalen Raumstation installiertes Instrument, deutsch AerositaBeachten Sie, dass das Schwarze Loch hell leuchtet. Normalerweise zeigen TDEs einen sanften Helligkeitsabfall über mehrere Jahre, aber als Astronomen etwa 600 Tage nach seiner ersten Beobachtung auf AT2018fyk zurückblickten, verschwanden die Röntgenstrahlen schnell. Noch rätselhafter ist, dass das Schwarze Loch 600 Tage später plötzlich erneut ausbrach. was ist passiert?
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„Bisher ging man davon aus, dass, wenn wir die Nachwirkungen einer nahen Begegnung zwischen einem Stern und einem supermassiven Schwarzen Loch sehen, das Ergebnis für den Stern tödlich sein wird; das heißt, der Stern wird vollständig zerstört“, sagte Thomas Weavers. Astronom an der Europäischen Südsternwarte und Autor neuer Forschungsergebnisse zu diesem Ereignis. , in a Aussage. „Aber im Gegensatz zu allen anderen TDEs, die wir kennen, stellten wir fest, dass sie wieder aufgehellt waren, als wir unsere Teleskope einige Jahre später wieder auf denselben Ort richteten.“
Wevers leitete ein Team von Astronomen, die erkannten, dass wiederholte Eruptionen eine Signatur eines Sterns waren, der einen TDE überlebte und eine weitere Umlaufbahn für einen zweiten TDE absolvierte. Um vollständig zu erklären, was sie beobachteten, entwickelte die Wevers-Gruppe ein „partiell wiederkehrendes TDE“-Modell.
In ihrem Modell war der Star einst Mitglied der binäres System der in der Nähe des Schwarzen Lochs im Zentrum seiner Galaxie vorbeizog. Die Schwerkraft des Schwarzen Lochs schob einen der Sterne weg und verwandelte sich in einen Ausreißer Geschwindigkeitsstern Rase mit 600 Meilen (1.000 km) pro Sekunde aus der Galaxie hinaus. Der andere Stern wurde in einer 1.200-tägigen elliptischen Umlaufbahn, die ihn in Richtung des Gezeitenradius führte, der von Wissenschaftlern als Gezeitenradius bezeichnet wird, eng an das Schwarze Loch gebunden – die Entfernung vom Schwarzen Loch, in der der Stern beginnt, durch die von ihm ausgehenden Gravitationsfluten auseinandergerissen zu werden das schwarze Loch.
Da sich der Stern nicht innerhalb seines Gezeitenradius befand, wurde nur ein Teil seiner Materie abgetragen, wodurch ein dichter Sternkern zurückblieb, der seine Umlaufbahn um das Schwarze Loch fortsetzte. Es dauert ungefähr 600 Tage, bis das Material, das das Schwarze Loch von einem Stern abzieht, eine Akkretionsscheibe bildet. Als die Astronomen das Leuchten des Systems sahen, war der Stern also sicher, nahe dem äußersten Punkt seiner Umlaufbahn.
Aber als sich der Kern des Sterns wieder dem Schwarzen Loch näherte, etwa 1.200 Tage nach ihrer ersten Begegnung, begann der Stern, einen Teil seines Materials von der Akkretionsscheibe zurückzugewinnen, wodurch die Röntgenemission plötzlich nachließ. „Wenn der Kern zurück in das Schwarze Loch geht, stiehlt er im Grunde das gesamte Gas durch die Schwerkraft aus dem Schwarzen Loch, und infolgedessen sammelt sich keine Materie an, sodass das System dunkel wird“, sagte Dheeraj Pasham, ein Co-Autor der Studie und ein Astrophysiker in der Zeitschrift Science, Massachusetts Institute of Technology, pro Erklärung.
Aber das Schwarze Loch Schwere Er revanchiert sich schnell und stiehlt weitere Gegenstände, während sich der Stern nähert. Wie bei der ersten Begegnung gibt es eine Verzögerung von 600 Tagen zwischen dem Naschen des Schwarzen Lochs auf dem Stern und der Bildung der Akkretionsscheibe, was erklärt, warum das Röntgenglühen neu gestartet wurde, als dies geschah.
Von der Umlaufbahn des Sterns aus schätzte das Team von Wavers, dass das Schwarze Loch etwa 80 Millionen Mal die Masse unserer Sonne oder etwa das 20-fache der Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum unseres Planeten hat. MilchstraßeUnd Bogen ein*.
Das Weavers-Team muss nicht lange warten, um zu sehen, ob sich die Theorie als wahr herausstellt. Wissenschaftler erwarten, dass sich AT2018fyk im August wieder verdunkelt, wenn der Kern des Sterns wieder angeht, und im März 2025 wieder heller wird, wenn sich neues Material auf dem Schwarzen Loch ansammelt.
Es gibt jedoch eine mögliche Komplikation darin, wie viel Masse der Stern an das Schwarze Loch verloren hat. Die Menge an Masse, die verloren geht, hängt zum Teil von der Rotationsgeschwindigkeit des Sterns ab, die das Schwarze Loch möglicherweise beeinflusst. Wenn sich der Stern fast schnell genug drehen würde, um auseinander zu brechen, würde das Schwarze Loch leicht Material stehlen und den Massenverlust erhöhen.
„Wenn der Massenverlust nur auf dem 1-Prozent-Niveau liegt, würden wir erwarten, dass der Stern viele weitere Begegnungen überlebt, während er bei näher an 10 Prozent möglicherweise bereits zerstört wurde“, sagt Eric Coughlin, Co-Autor der Studium an der Syracuse University in New York, sagte er in der Erklärung.
Unabhängig davon bieten wiederholte partielle TDEs und TDEs ein seltenes Fenster in das Leben supermassiver Schwarzer Löcher, das wir normalerweise nicht erkennen können, weil sie schlafen. Dies ist wichtig, um ihre Masse zu messen und etwas darüber zu bestimmen, wie sich Schwarze Löcher entwickelt haben, und dann, wie sich die Galaxie um das Schwarze Loch herum im Laufe der kosmischen Geschichte entwickelt hat.
Die Ergebnisse wurden auf der 241. Tagung der American Astronomical Society vorgestellt und in veröffentlicht Astrophysikalische Zeitschriftenbriefebeide am 12.
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