_ Locul astronomilor 18 găuri negre care înghit stelele din apropiere

Găurile negre care măruntă stelele sunt peste tot pe cer dacă știi cum să le cauți. Acesta este un mesaj dintr-un nou studiu al oamenilor de știință de la MIT, care apare astăzi în The Astrophysical Journal.

Autorii studiului raportează descoperirea a 18 noi evenimente de perturbare a mareelor ​​(TDE) - cazuri extreme în care o stea din apropiere este de maree. tras într-o gaură neagră și ruptă în bucăți. Pe măsură ce gaura neagră se petrece, ea emite o explozie enormă de energie în spectrul electromagnetic.

Astronomii au detectat evenimente anterioare de perturbare a mareelor ​​căutând explozii caracteristice în benzile optice și de raze X. Până în prezent, aceste căutări au dezvăluit aproximativ o duzină de evenimente de distrugere a stelelor în universul din apropiere. Noile TDE ale echipei MIT mai mult decât dublul catalogului de TDE cunoscute din univers.

Cercetătorii au observat aceste evenimente „ascunse” anterior uitându-se într-o bandă neconvențională: infraroșu. Pe lângă emiterea de explozii optice și de raze X, TDE-urile pot genera radiații infraroșii, în special în galaxiile „prafuite”, unde o gaură neagră centrală este învăluită cu resturi galactice. Praful din aceste galaxii în mod normal absoarbe și ascunde lumina optică și de raze X și orice semn de TDE în aceste benzi. În acest proces, praful se încălzește și el, producând radiații infraroșii care sunt detectabile. Echipa a descoperit că emisiile în infraroșu, prin urmare, pot servi ca un semn al evenimentelor de perturbare a mareelor.

Privind banda de infraroșu, echipa MIT a ales mai multe TDE, în galaxii în care astfel de evenimente erau ascunse anterior. . Cele 18 noi evenimente au avut loc în diferite tipuri de galaxii, împrăștiate pe cer.

„Majoritatea acestor surse nu apar în benzi optice”, spune autorul principal Megan Masterson, student absolvent la MIT. Institutul Kavli pentru Astrofizică și Cercetări Spațiale. „Dacă doriți să înțelegeți TDE-urile în ansamblu și să le folosiți pentru a investiga demografiile supermasive ale găurilor negre, trebuie să vă uitați în banda de infraroșu.”

Alți autori MIT includ Kishalay De, Christos Panagiotou, Anna-Christina Eilers, Danielle Frostig și Robert Simcoe și Erin Kara, profesor asistent de fizică la MIT, împreună cu colaboratori din mai multe instituții, inclusiv Institutul Max Planck pentru Fizică Extraterestră din Germania.

Echipa a detectat recent cel mai apropiat TDE de până acum. , prin căutarea prin observații în infraroșu. Descoperirea a deschis o nouă rută, bazată pe infraroșu, prin care astronomii pot căuta găuri negre care se hrănesc în mod activ.

Acea primă detectare a determinat grupul să caute mai multe TDE. Pentru noul lor studiu, cercetătorii au căutat prin observațiile de arhivă luate de NEOWISE – versiunea reînnoită a Wide-field Infrared Survey Explorer al NASA. Acest telescop satelit a fost lansat în 2009 și, după o scurtă pauză, a continuat să scaneze întregul cer pentru „tranzitorii” în infraroșu sau rafale scurte.

Echipa a analizat observațiile arhivate ale misiunii folosind un algoritm dezvoltat de co- autorul Kishalay De. Acest algoritm identifică modele în emisiile infraroșii care sunt semne probabile ale unei explozii tranzitorii de radiații infraroșii. Apoi, echipa a făcut referințe încrucișate la tranzitorii marcați cu un catalog al tuturor galaxiilor din apropiere cunoscute în 200 de megaparsecs sau 600 de milioane de ani lumină. Ei au descoperit că tranzitorii în infraroșu ar putea fi urmăriți până la aproximativ 1.000 de galaxii.

Au mărit apoi semnalul exploziei în infraroșu a fiecărei galaxii pentru a determina dacă semnalul a apărut dintr-o altă sursă decât un TDE, cum ar fi un nucleu galactic activ sau o supernova. După ce a exclus aceste posibilități, echipa a analizat apoi semnalele rămase, căutând un model în infraroșu care este caracteristic unui TDE - și anume, un vârf ascuțit urmat de o scădere treptată, care reflectă un proces prin care o gaură neagră, în ruperea unui stea, încălzește brusc praful din jur la aproximativ 1.000 de kelvin înainte de a se răci treptat.

Această analiză a relevat 18 semnale „curate” ale evenimentelor de perturbare a mareelor. Cercetătorii au efectuat un studiu al galaxiilor în care a fost găsit fiecare TDE și au văzut că acestea au apărut într-o serie de sisteme, inclusiv galaxii prăfuite, pe întreg cerul.

„Dacă ai privi în sus în cer. și am văzut o grămadă de galaxii, TDE-urile ar avea loc în mod reprezentativ în toate", spune Masterson. „Nu este că ele apar doar într-un singur tip de galaxie, așa cum credeau oamenii doar pe căutări optice și cu raze X.”

„Acum este posibil să cercetăm prin praf și să finalizați recensământul. de TDE din apropiere”, spune Edo Berger, profesor de astronomie la Universitatea Harvard, care nu a fost implicat în studiu. „Un aspect deosebit de interesant al acestei lucrări este potențialul studiilor ulterioare cu sondaje mari în infraroșu și sunt încântat să văd ce descoperiri vor produce.”

Descoperirile echipei ajută la rezolvarea unora importante. întrebări în studiul evenimentelor de perturbare a mareelor. De exemplu, înainte de această lucrare, astronomii au văzut în mare parte TDE-uri într-un tip de galaxie – un sistem „post-explozia stelară” care anterior fusese o fabrică de formare a stelelor, dar de atunci s-a instalat. Acest tip de galaxie este rar, iar astronomii au fost nedumeriți de ce TDE-urile păreau să apară doar în aceste sisteme mai rare. Se întâmplă că aceste sisteme sunt, de asemenea, relativ lipsite de praf, ceea ce face ca emisiile optice sau de raze X ale unui TDE să fie în mod natural mai ușor de detectat.

Acum, uitându-se în banda de infraroșu, astronomii sunt capabili să vadă TDE în multe alte galaxii. Noile rezultate ale echipei arată că găurile negre pot devora stele dintr-o serie de galaxii, nu numai sisteme post-explozia stelară.

Descoperirile rezolvă și o problemă de „energie lipsă”. Fizicienii au prezis teoretic că TDE-urile ar trebui să radieze mai multă energie decât ceea ce a fost observat de fapt. Dar echipa MIT spune acum că praful poate explica discrepanța. Ei au descoperit că, dacă apare un TDE într-o galaxie prăfuită, praful în sine ar putea absorbi nu numai emisiile optice și de raze X, ci și radiațiile ultraviolete extreme, într-o cantitate echivalentă cu presupusa „energie lipsă”.

Cele 18 noi detecții îi ajută și pe astronomi să estimeze rata cu care apar TDE într-o anumită galaxie. Când calculează noile TDE-uri cu detecțiile anterioare, ei estimează că o galaxie experimentează un eveniment de perturbare a mareelor ​​o dată la 50.000 de ani. Această rată se apropie mai mult de predicțiile teoretice ale fizicienilor. Cu mai multe observații în infraroșu, echipa speră să rezolve rata TDE și proprietățile găurilor negre care le alimentează.

„Oamenii veneau cu soluții foarte exotice pentru aceste puzzle-uri, iar acum noi” Am ajuns în punctul în care le putem rezolva pe toate”, spune Kara. „Acest lucru ne dă încredere că nu avem nevoie de toată această fizică exotică pentru a explica ceea ce vedem. Și avem o mai bună înțelegere a mecanicii din spatele modului în care o stea este ruptă și înghițită de o gaură neagră. Suntem înțelegerea mai bine a acestor sisteme.”

Această poveste este republicată datorită MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site popular care acoperă știri despre cercetare, inovare și predare MIT.

(Fluierul)