I sentrum av vår galakse ligger et Supermassive Black Hole (SMBH) kjent som Skytten A. Basert på pågående observasjoner, har astronomer bestemt at denne SMBH måler 44 millioner km (27,34 millioner mi) i diameter og har en estimert masse på 4,31 millioner solmasser. Noen ganger vil en stjerne vandre for nær Sag A og bli revet fra hverandre i en voldelig prosess kjent som en tidevannsforstyrrelse (TDE).
Disse hendelsene forårsaker frigjøring av lysstråler med stråling, som lar astronomer vite at en stjerne har blitt fortært. Dessverre har astronomer i flere tiår ikke vært i stand til å skille disse hendelsene fra andre galaktiske fenomener. Men takket være en ny studie fra et internasjonalt team av astrofysikere, har astronomer nå en enhetlig modell som forklarer nyere observasjoner av disse ekstreme hendelsene.
Studien - som nylig dukket opp i Astrofysiske journalbokstaver under tittelen "En enhetlig modell for hendelser i tidevannsforstyrrelser" - ble ledet av Dr. Jane Lixin Dai, en fysiker ved Niels Bohr-instituttets Dark Cosmology Center. Hun fikk selskap av medlemmer fra University of Marylands Joint Space-Science Institute og University of California Santa Cruz (UCSC).
Som Enrico Ramirez-Ruiz - professoren og styreleder for astronomi og astrofysikk ved UC Santa Cruz, Niels Bohr-professoren ved Universitetet i København, og en medforfatter på papiret - forklarte i en pressemelding fra UCSC:
"Bare i løpet av det siste tiåret eller så har vi klart å skille TDE fra andre galaktiske fenomener, og den nye modellen vil gi oss grunnleggende rammer for å forstå disse sjeldne hendelsene."
I de fleste galakser konsumerer ikke SMBH-er aktivt noe materiale og avgir derfor ikke noe lys, noe som skiller dem fra galakser som har Active Galactic Nuclei (AGNs). Hendelser i tidevannsforstyrrelser er derfor sjeldne, og forekommer bare en gang hvert 10.000 år i en typisk galakse. Imidlertid når en stjerne blir revet fra hverandre, resulterer det i frigjøring av en intens mengde stråling. Som Dr. Dai forklarte:
”Det er interessant å se hvordan materialer kommer seg inn i det sorte hullet under så ekstreme forhold. Når det sorte hullet spiser stjernegassen, slippes det ut en enorm mengde stråling. Strålingen er det vi kan observere, og ved å bruke den kan vi forstå fysikken og beregne svarthullets egenskaper. Dette gjør det ekstremt interessant å jakte på tidevannsforstyrrelser. ”
I løpet av de siste årene har noen få dusin kandidater for tidevannsforstyrrelser (TDE-er) blitt påvist ved bruk av optiske og UV-forbigående undersøkelser i stort felt samt røntgen-teleskoper. Mens fysikken forventes å være den samme for alle TDE-er, har astronomer bemerket at noen få forskjellige TDE-klasser ser ut til å eksistere. Mens noen avgir mest røntgenstråler, avgir andre stort sett synlig og ultrafiolett lys.
Som et resultat har teoretikere kjempet for å forstå de forskjellige egenskapene som er observert og lage en sammenhengende modell som kan forklare dem alle. For sin modell kombinerte Dr. Dai og hennes kolleger elementer fra generell relativitet, magnetiske felt, stråling og gasshydrodynamikk. Teamet stolte også på avanserte beregningsverktøy og noen nylig anskaffede store dataklynger finansiert av Villum Foundation for Jens Hjorth (leder for DARK Cosmology Center), U.S. National Science Foundation og NASA.
Ved å bruke modellen som resulterte, konkluderte teamet med at det er betraktervinkelen til observatøren som gjør rede for forskjellene i observasjonen. I hovedsak er forskjellige galakser orientert tilfeldig med hensyn til observatører på jorden, som ser forskjellige aspekter av TDE-er, avhengig av deres orientering. Som Ramirez-Ruiz forklarte:
”Det er som om det er et slør som dekker deler av et dyr. Fra noen vinkler ser vi et utsatt dyr, men fra andre vinkler ser vi et dekket dyr. Dyret er det samme, men våre oppfatninger er forskjellige. ”
I de kommende årene forventes en rekke planlagte undersøkelsesprosjekter å gi mye mer data om TDE-er, som vil bidra til å utvide forskningsfeltet til dette fenomenet. Disse inkluderer Young Supernova Experiment (YSE) forbigående undersøkelse, som vil bli ledet av DARK Cosmology Center ved Niels Bohr Institute og UC Santa Cruz, og Large Synoptic Survey Telescopes (LSST) som blir bygget i Chile.
I følge Dr. Dai viser denne nye modellen hva astronomer kan forvente å se når de ser TDE-er fra forskjellige vinkler, og vil tillate dem å passe forskjellige hendelser til en sammenhengende ramme. "Vi vil observere hundrevis til tusenvis av tidevannsforstyrrelser i løpet av noen få år," sa hun. "Dette vil gi oss mange" laboratorier "til å teste modellen vår og bruke den til å forstå mer om sorte hull."
Denne forbedrede forståelsen av hvordan sorte hull tidvis forbruker stjerner, vil også gi ytterligere tester for generell relativitet, gravitasjonsbølgeforskning og hjelpe astronomer til å lære mer om galaksenes utvikling.
