Στο κέντρο του γαλαξία μας κατοικεί α Υπερμεγέθη μαύρη τρύπα (SMBH) γνωστό ως Τοξότης Α . Με βάση τις συνεχιζόμενες παρατηρήσεις, οι αστρονόμοι έχουν καθορίσει ότι αυτό το SMBH έχει διάμετρο 44 εκατομμύρια km (27,34 εκατομμύρια mi) και έχει εκτιμώμενη μάζα 4,31 εκατομμύρια ηλιακές μάζες. Περιστασιακά, ένα αστέρι θα περιπλανηθεί πολύ κοντά στο Sag A και θα σχιστεί σε μια βίαιη διαδικασία γνωστή ως συμβάν παλιρροϊκής διακοπής (TDE).
Αυτά τα γεγονότα προκαλούν την απελευθέρωση φωτεινών εκλάμψεων ακτινοβολίας, οι οποίες επιτρέπουν στους αστρονόμους να γνωρίζουν ότι ένα αστέρι έχει καταναλωθεί. Δυστυχώς, για δεκαετίες, οι αστρονόμοι δεν ήταν σε θέση να διακρίνουν αυτά τα γεγονότα από άλλα γαλαξιακά φαινόμενα. Αλλά χάρη στον α νέα μελέτη από μια διεθνή ομάδα αστροφυσικών, οι αστρονόμοι έχουν τώρα ένα ενοποιημένο μοντέλο που εξηγεί τις πρόσφατες παρατηρήσεις αυτών των ακραίων γεγονότων.
Η μελέτη – η οποία εμφανίστηκε πρόσφατα στοAstrophysical Journal Lettersυπό τον τίτλο ' Ένα Ενοποιημένο Μοντέλο για Συμβάντα Παλιρροϊκής Διαταραχής ” – ηγήθηκε η Δρ. Jane Lixin Dai, ένας φυσικός με το Κέντρο Σκοτεινής Κοσμολογίας του Ινστιτούτου Niels Bohr . Μαζί της συμμετείχαν μέλη από Joint Space-Science Institute του Πανεπιστημίου του Maryland και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια Santa Cruz (UCSC).
Απεικόνιση της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στο κέντρο του Γαλαξία. Πίστωση: NRAO/AUI/NSF
Όπως εξήγησε ο Enrico Ramirez-Ruiz –ο καθηγητής και πρόεδρος αστρονομίας και αστροφυσικής στο UC Santa Cruz, ο καθηγητής Niels Bohr στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης και συν-συγγραφέας στην εργασία– σε ένα UCSC δελτίο τύπου :
«Μόνο την τελευταία δεκαετία καταφέραμε να διακρίνουμε τα TDE από άλλα γαλαξιακά φαινόμενα και το νέο μοντέλο θα μας παρέχει το βασικό πλαίσιο για την κατανόηση αυτών των σπάνιων γεγονότων».
Στους περισσότερους γαλαξίες, οι SMBH δεν καταναλώνουν ενεργά κανένα υλικό και επομένως δεν εκπέμπουν φως, κάτι που τους διακρίνει από τους γαλαξίες που έχουν Ενεργοί Γαλαξικοί Πυρήνες (AGNs). Τα γεγονότα παλιρροϊκής διακοπής είναι επομένως σπάνια, συμβαίνουν μόνο μία φορά περίπου κάθε 10.000 χρόνια σε έναν τυπικό γαλαξία. Ωστόσο, όταν ένα αστέρι σχίζεται, έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση μιας έντονης ποσότητας ακτινοβολίας. Όπως ο Δρ Ντάι εξήγησε :
«Είναι ενδιαφέρον να δούμε πώς τα υλικά μπαίνουν στη μαύρη τρύπα κάτω από τέτοιες ακραίες συνθήκες. Καθώς η μαύρη τρύπα τρώει το αστρικό αέριο, εκπέμπεται μια τεράστια ποσότητα ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία είναι αυτό που μπορούμε να παρατηρήσουμε και χρησιμοποιώντας την μπορούμε να κατανοήσουμε τη φυσική και να υπολογίσουμε τις ιδιότητες της μαύρης τρύπας. Αυτό καθιστά εξαιρετικά ενδιαφέρον το να κυνηγάς γεγονότα παλιρροϊκής αναστάτωσης».
Η απεικόνιση των εκπομπών από ένα γεγονός παλιρροϊκής διακοπής δείχνει σε διατομή τι συμβαίνει όταν το υλικό από ένα διαταραγμένο αστέρι καταβροχθίζεται από μια μαύρη τρύπα. Πίστωση: Jane Lixin Dai
Τα τελευταία χρόνια, μερικές δεκάδες υποψήφιοι για γεγονότα παλιρροϊκής διαταραχής (TDEs) έχουν ανιχνευθεί χρησιμοποιώντας οπτικές έρευνες ευρέως πεδίου και μεταβατικές έρευνες UV καθώς και τηλεσκόπια ακτίνων Χ. Ενώ η φυσική αναμένεται να είναι ίδια για όλα τα TDE, οι αστρονόμοι έχουν σημειώσει ότι φαίνεται να υπάρχουν μερικές ξεχωριστές κατηγορίες TDE. Ενώ μερικά εκπέμπουν κυρίως ακτίνες Χ, άλλα εκπέμπουν κυρίως ορατό και υπεριώδες φως.
Ως αποτέλεσμα, οι θεωρητικοί δυσκολεύονται να κατανοήσουν τις διαφορετικές ιδιότητες που παρατηρήθηκαν και να δημιουργήσουν ένα συνεκτικό μοντέλο που μπορεί να τις εξηγήσει όλες. Για χάρη του μοντέλου τους, η Δρ Ντάι και οι συνεργάτες της συνδύασαν στοιχεία από τη γενική σχετικότητα, μαγνητικά πεδία, ακτινοβολία και υδροδυναμική αερίων. Η ομάδα βασίστηκε επίσης σε υπερσύγχρονα υπολογιστικά εργαλεία και ορισμένα πρόσφατα αποκτηθέντα μεγάλα συμπλέγματα υπολογιστών που χρηματοδοτήθηκαν από το Ίδρυμα Villum για τον Jens Hjorth (επικεφαλής του Κέντρου Κοσμολογίας DARK), το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ και τη NASA.
Χρησιμοποιώντας το μοντέλο που προέκυψε, η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι είναι η γωνία θέασης του παρατηρητή που εξηγεί τις διαφορές στην παρατήρηση. Ουσιαστικά, διαφορετικοί γαλαξίες προσανατολίζονται τυχαία σε σχέση με τους παρατηρητές στη Γη, οι οποίοι βλέπουν διαφορετικές πτυχές των TDEs ανάλογα με τον προσανατολισμό τους. Ως Ramirez-Ruiz εξήγησε :
«Είναι σαν να υπάρχει ένα πέπλο που καλύπτει μέρος ενός θηρίου. Από κάποιες γωνίες βλέπουμε ένα εκτεθειμένο θηρίο, αλλά από άλλες γωνίες βλέπουμε ένα καλυμμένο θηρίο. Το θηρίο είναι το ίδιο, αλλά οι αντιλήψεις μας είναι διαφορετικές».
Η εντύπωση του καλλιτέχνη για το Μεγάλο Συνοπτικό Τηλεσκόπιο. Πίστωση: lsst.org
Τα επόμενα χρόνια, μια σειρά από προγραμματισμένα έργα έρευνας αναμένεται να παράσχουν πολύ περισσότερα δεδομένα σχετικά με τα TDE, τα οποία θα συμβάλουν στην επέκταση του πεδίου έρευνας σε αυτά τα φαινόμενα. Αυτές περιλαμβάνουν την παροδική έρευνα Young Supernova Experiment (YSE), η οποία θα διευθύνεται από το Κέντρο Κοσμολογίας DARK στο Ινστιτούτο Niels Bohr και το UC Santa Cruz, και Μεγάλα Συνοπτικά Τηλεσκόπια (LSST) που κατασκευάζεται στη Χιλή.
Σύμφωνα με τον Δρ. Dai, αυτό το νέο μοντέλο δείχνει τι μπορούν να περιμένουν να δουν οι αστρονόμοι όταν βλέπουν TDE από διαφορετικές οπτικές γωνίες και θα τους επιτρέψει να εντάξουν διαφορετικά γεγονότα σε ένα συνεκτικό πλαίσιο. «Θα παρατηρήσουμε εκατοντάδες έως χιλιάδες παλιρροϊκά γεγονότα σε λίγα χρόνια», είπε. «Αυτό θα μας δώσει πολλά «εργαστήρια» για να δοκιμάσουμε το μοντέλο μας και να το χρησιμοποιήσουμε για να κατανοήσουμε περισσότερα για τις μαύρες τρύπες».
Αυτή η βελτιωμένη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι μαύρες τρύπες καταναλώνουν περιστασιακά τα αστέρια θα παρέχει επίσης πρόσθετα τεστ για τη γενική σχετικότητα, την έρευνα βαρυτικών κυμάτων και θα βοηθήσει τους αστρονόμους να μάθουν περισσότερα για την εξέλιξη των γαλαξιών.
Περαιτέρω ανάγνωση: UCSC , Astrophysical Journal Letters