August 11, 2022

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Polarisiertes Licht enthüllt das endgültige Schicksal des „Spaghetti“-Stars durch ein Schwarzes Loch

Polarisiertes Licht enthüllt das endgültige Schicksal des „Spaghetti“-Stars durch ein Schwarzes Loch
Zoomen / Wenn ein Stern (rote Spur) einem Schwarzen Loch (links) zu nahe kommt, kann er durch die starke Schwerkraft zerrissen oder zerfetzt werden. Ein Teil der Materie des Sterns umkreist das Schwarze Loch wie Wasser in einem Abwasserkanal und sendet dabei reichlich (blaue) Röntgenstrahlen aus.

NASA/CXC/M. Weiss

Als Astronomen 2019 zum ersten Mal einen zerfetzten Stern oder „Spaghetti“ beobachteten, nachdem sie einem supermassereichen Schwarzen Loch sehr nahe gekommen waren, stellten sie fest, dass ein großer Teil des Sternmaterials in starken Winden aus optischem Licht, das von der Explosion ausgestrahlt wurde, nach außen geschossen wurde. . Jetzt haben Astronomen der University of California, Berkeley (UCB) die Polarisation dieses Lichts analysiert, um festzustellen, dass die Wolke wahrscheinlich kugelsymmetrisch war, und weitere Beweise für diese starken Winde hinzugefügt.

„Dies ist das erste Mal, dass jemand die Form einer Gaswolke um einen Gezeitenstern hergeleitet hat“, sagte er. Co-Autor Alex Filippenko sagte:, UCB-Astronom. Die neuesten Ergebnisse erschienen in letztes Papier Veröffentlicht in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

wie wir sind Ich habe vorhin erwähnt, ein Objekt, das den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs – einschließlich Licht – überschreitet, wird verschluckt und kann nicht entkommen, obwohl Schwarze Löcher auch chaotische Esser sind. Dadurch wird bereits ein Teil der Körpersubstanz in einem starken Strahl ausgestoßen. Wenn dieses Objekt ein Stern ist, dann findet der Prozess seines Zerreißens (oder „Zerreißens“) durch die starken Gravitationskräfte des Schwarzen Lochs außerhalb des Ereignishorizonts statt, und ein Teil der ursprünglichen Masse des Sterns wird heftig nach außen geschleudert. Diese lässt sich formen rotierender Ring des Materials (aka Sammelscheibe) um das Schwarze Loch, das starke Röntgenstrahlen und sichtbares Licht aussendet. Jets sind eine Möglichkeit für Astronomen, indirekt auf die Existenz eines Schwarzen Lochs zu schließen.

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2018 gaben Astronomen bekannt erstes Live-Foto Ein Fallout, wenn ein Stern von einem Schwarzen Loch mit der 20-Millionen-fachen Masse unserer Sonne in ein Paar kollidierender Galaxien namens Arp 299 gerissen wird, 150 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Ein Jahr später zeichneten Astronomen auf Endgültige Todeszuckungen Ein Stern, der von einem supermassereichen Schwarzen Loch in so einem „Gezeitenstörungsereignis(TDE), auch bekannt als AT 2019qiz. Der Stern mit etwa der Hälfte seiner eingespeisten – oder angesammelten – Masse zerbrach in einem schwarzen Loch mit einer Million Sonnenmassen, und die andere Hälfte wurde nach außen geschleudert.

Diese starken Lichtblitze sind oft hinter einem Vorhang aus interstellarem Staub und Trümmern verborgen, was es Astronomen erschwert, sie genauer zu untersuchen. Aber im Jahr 2019 wurde Qiz entdeckt, kurz nachdem der Stern letztes Jahr auseinandergerissen worden war, was es einfacher macht, ihn im Detail zu studieren, bevor sich der Vorhang aus Staub und Trümmern vollständig gebildet hat. Die Astronomen führten in den nächsten sechs Monaten mit mehreren Teleskopen auf der ganzen Welt Folgebeobachtungen im gesamten elektromagnetischen Spektrum durch. Diese Beobachtungen lieferten den ersten direkten Beweis dafür, dass Gas, das während Turbulenzen und Akkumulationen fließt, starke Licht- und Funkemissionen erzeugt, die zuvor beobachtet wurden.

Künstlerische Darstellung eines Sterns, der allmählich durch die starke Anziehungskraft eines supermassiven Schwarzen Lochs gestört wird.
Zoomen / Künstlerische Darstellung eines Sterns, der allmählich durch die starke Anziehungskraft eines supermassiven Schwarzen Lochs gestört wird.

Astronomen wussten, dass das emittierte optische Licht eine leichte Polarisation von 1 Prozent hatte, basierend auf Beobachtungen des 3-Meter-Shin-Teleskops am Lake Observatory in der Nähe von San Jose, Kalifornien. Das Observatorium umfasst ein Spektrometer zur Bestimmung der Polarisation von optischem Licht. Das Licht kann polarisiert werden, nachdem die Elektronen in der Gaswolke gestreut wurden. Aufgrund der Entfernung dieses TDE erscheint es normalerweise nur als Lichtpunkt, und Polarisation ist eine der wenigen Eigenschaften, die auf die Formen von Objekten hinweisen.

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entsprechend Co-Autor Kishore Patra, hätte ein Großteil des von der Akkretionsscheibe emittierten Lichts im Röntgensystem begonnen, aber als es durch die Gaswolke ging, verlor dieses Licht dank verschiedener Streuungen, Absorptionen und Reemission weiter Energie, was schließlich dazu führte es erscheint im regierenden Photosystem. „Die abschließende Streuung bestimmt dann den Polarisationszustand des Photons“, sagt Batra. „Durch die Messung der Polarisation können wir also auf die Oberflächengeometrie schließen, wo die endgültige Streuung auftritt.“

Basierend auf Polarisationsmessungen im Oktober 2019, die eine Nullpolarisation zeigten, berechneten die Berkeley-Wissenschaftler, dass das Licht von einer kugelförmigen Wolke mit einem Oberflächenradius von etwa 100 astronomischen Einheiten (au) oder etwa 100-mal größer als die Erdumlaufbahn stammte. Messungen, die einen Monat später durchgeführt wurden, zeigten jedoch eine 1-prozentige Polarisation des Lichts, was darauf hinweist, dass die Wolke schwächer geworden war und eine leichte Asymmetrie angenommen hatte.

„Diese Beobachtung schließt eine Klasse von Lösungen aus, die theoretisch vorgeschlagen wurden, und gibt uns stärkere Einschränkungen hinsichtlich dessen, was mit dem Gas um das Schwarze Loch herum passiert.“ Sagte Batra. „Menschen haben andere Beweise dafür gesehen, dass Wind aus diesen Ereignissen kommt, und ich denke, diese Studie der Polarisation macht diesen Beweis definitiv noch stärker, in dem Sinne, dass man ohne genügend Wind keine sphärische Geometrie erhält. Die interessante Tatsache hier ist das Ein großer Teil der Materie in Ein Stern, der sich spiralförmig nach innen dreht, fällt schließlich nicht in das Schwarze Loch – er explodiert einfach vom Schwarzen Loch weg.

DOI: Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society, 2022. 10.1093/Manras/Stapel 1727 (Über DOIs).

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