Niesamowita ilustracja przedstawia gwiazdę pożeraną przez supermasywną czarną dziurę

Jeśli chodzi o przejadanie się, wydaje się, że czarne dziury mogą być tak brudne, jak niektóre małe dzieci.

To dlatego, że ta oszałamiająca nowa ilustracja pokazuje moment, w którym kosmiczny olbrzym pożera gwiazdę, pozostawiając po sobie pierścień pyłu, który wygląda jak okruchy pozostawione na talerzu.

To rozdarcie nieszczęśliwej gwiazdy skutkuje tym, co astronomowie nazywają „zdarzeniem pływowym, któremu towarzyszy wybuch promieniowania, który może o wiele miesięcy, a nawet lat wyprzedzić połączone światło każdej gwiazdy w galaktyce macierzystej czarnej dziury”.

Ta konkretna czarna dziura, uchwycona za pomocą promieni rentgenowskich emitowanych z turbulencji pływowej znanej jako J2150, jest typem, który przez długi czas umykał obserwacji – jest to czarna dziura o średniej masie.

„Fakt, że byliśmy w stanie uchwycić tę czarną dziurę podczas pożerania gwiazdy, daje wspaniałą okazję do zaobserwowania tego, co w innym przypadku byłoby niewidoczne” – powiedziała Ann Zablodoff, współautorka artykułu i profesor na Uniwersytecie Arizony.

Nie tylko to, ale dzięki analizie rozbłysku byliśmy w stanie lepiej zrozumieć tę nieuchwytną klasę czarnych dziur, które mogą być odpowiedzialne za większość czarnych dziur w centrach galaktyk.

Analizując ponownie dane rentgenowskie użyte do obserwacji poświaty J2150 i porównując je ze złożonymi modelami teoretycznymi, autorzy wykazali, że poświata rzeczywiście powstała w wyniku spotkania nieszczęśliwej gwiazdy z czarną dziurą o masie pośredniej.

Przeciętna czarna dziura, o której mowa, ma szczególnie niską masę – w porównaniu do czarnej dziury – waży około 10 000 mas Słońca.

Według Sixiang Wen, badacza podoktoranckiego z Steward Observatory na University of Arizona, zespół był w stanie sklasyfikować ją jako pośrednią czarną dziurę po zmierzeniu jej masy i rotacji.

Dziesiątki zaburzeń pływowych zaobserwowano w centrach dużych galaktyk, w których znajdują się supermasywne czarne dziury, a kilka zaobserwowano w centrach małych galaktyk, które mogą zawierać pośrednie czarne dziury.

Jednak wcześniejsze dane nie były wystarczająco szczegółowe, aby udowodnić, że pojedynczy rozbłysk turbulencji pływowych był napędzany przez pośrednią czarną dziurę.

Współautor badania Nicholas Stone, starszy wykładowca na Uniwersytecie Hebrajskim, powiedział: „Dzięki niedawnym obserwacjom astronomicznym wiemy, że centra prawie wszystkich galaktyk, które są podobne lub większe niż nasza Droga Mleczna, zawierają supermasywne czarne dziury. Jerozolima.

Te gigantyczne planety mają rozmiary od 1 miliona do 10 miliardów razy większe od masy naszego Słońca i stają się potężnymi źródłami promieniowania elektromagnetycznego, gdy w ich pobliżu spada zbyt dużo gazu międzygwiazdowego.

Masa tych czarnych dziur jest ściśle powiązana z całkowitą masą ich macierzystych galaktyk, więc największe galaktyki zawierają największe supermasywne czarne dziury.

„Wciąż niewiele wiemy o obecności czarnych dziur w centrach galaktyk mniejszych niż Droga Mleczna” – powiedział współautor Peter Juncker z Radboud University w Holandii.

Ze względu na ograniczenia obserwacyjne, centralne czarne dziury o masie mniejszej niż 1 milion mas Słońca są trudne do wykrycia.

Pomimo rzekomej obfitości czarnych dziur, pochodzenie supermasywnych czarnych dziur pozostaje nieznane.

Jedna z teorii głosi jednak, że czarne dziury o średniej masie mogą być nasionami, z których wyrastają supermasywne czarne dziury.

„Jeżeli lepiej zrozumiemy, ile bona fide pośrednich czarnych dziur jest tam, może to pomóc w ustaleniu właściwych teorii powstawania supermasywnych czarnych dziur” – dodał Juncker.

Kiedy gwiazda zapuszcza się zbyt blisko czarnej dziury, siły grawitacyjne tworzą intensywną falę pływową, która rozbija gwiazdę na strumień gazu (na zdjęciu), powodując katastrofalne zjawisko znane jako perturbacja pływowa

Ważny jest również pomiar spinu J2150, ponieważ zawiera wskazówki dotyczące wzrostu czarnych dziur.

Zablodov wyjaśnił, że ta gra kręci się tak szybko, ale nie tak szybko, jak to możliwe, co nasuwa pytanie, jak skończyło się kręcenie w takim zakresie.

„Możliwe, że czarna dziura uformowała się w ten sposób i od tego czasu niewiele się zmieniła, lub że dwie czarne dziury o masie pośredniej połączyły się niedawno, tworząc tę ​​dziurę” – powiedziała.

Wiemy, że zmierzony przez nas spin wyklucza scenariusze, w których czarna dziura rośnie przez dłuższy czas, stale spożywając gaz lub z wielu szybkich przekąsek, które pochodzą z przypadkowych kierunków.

Ponadto pomiary spinu pozwalają astrofizykom testować hipotezy dotyczące natury ciemnej materii, która, jak się uważa, stanowi większość materii we wszechświecie.

Ciemna materia może składać się z nieznanych cząstek elementarnych, których jeszcze nie widziano w eksperymentach laboratoryjnych. Wśród kandydatów są hipotetyczne cząstki znane jako lekkie bozony, powiedział Stone.

„Gdyby te cząstki były obecne i miały masy w pewnym zakresie, zapobiegłoby to szybkiemu obracaniu się czarnej dziury o średniej masie” – powiedział.

Jednak czarna dziura J2150 szybko się kręci. Dlatego nasz pomiar spinu wyklucza szeroką klasę teorii bardzo lekkich bozonów, ujawniając wartość czarnych dziur jako pozaziemskich laboratoriów fizyki cząstek elementarnych.

W przyszłości nowe obserwacje rozbłysków turbulencji pływowych mogą pozwolić astronomom wypełnić luki dotyczące rozmieszczenia niektórych typów czarnych dziur.

Oczekuje się, że nowe teleskopy, zarówno na Ziemi, jak iw kosmosie, wykryją każdego roku tysiące zaburzeń pływowych.

„Jeśli okaże się, że większość galaktyk karłowatych zawiera czarne dziury o masie pośredniej, zdominują one tempo rozerwania pływów gwiazd” – powiedział Stone.

„Dopasowując emisję promieniowania rentgenowskiego z tych rozbłysków do modeli teoretycznych, możemy przeprowadzić spis populacji czarnych dziur o średniej masie we Wszechświecie” – dodał Wen.