Είναι μια κοσμική ζούγκλα εκεί έξω για αστέρια που τολμούν πολύ κοντά σε μαύρες τρύπες. Μια ομάδα στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης ανακάλυψε 18 νέα παραδείγματα μαύρων τρυπών που σκίζουν αστέρια και γλεντούν με τα λείψανά τους.
Αυτό το αποτέλεσμα υπερδιπλασιάζει τον αριθμό των βάναυσων γεγονότων παλιρροϊκής διαταραχής που θρυμματίζουν αστέρια (TDEs) που παρατηρούνται στο τοπικό σύμπαν. Τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους αστρονόμους να εκτιμήσουν καλύτερα τον αριθμό των TDEs που συμβαίνουν σε όλο το σύμπαν και να φέρουν το ρυθμό πιο κοντά στις θεωρητικές προβλέψεις.
Τα TDE συμβαίνουν όταν ένα αστέρι πλησιάζει πολύ κοντά σε μια μαύρη τρύπα και η βαρυτική επίδραση του τελευταίου αντικειμένου δημιουργεί τόσο μεγάλες παλιρροϊκές δυνάμεις στο αστέρι που το σώμα του αστεριού τεντώνεται κατακόρυφα και συμπιέζεται οριζόντια, μια διαδικασία που ονομάζεται “σπαγγέτιση”.
Η ύλη του αστεριού σχηματίζει έναν πεπλατυσμένο δίσκο γύρω από τη μαύρη τρύπα, με ένα μέρος του να συσσωρεύεται στην καρδιά της μαύρης τρύπας, ενώ άλλη αστρική ύλη κατευθύνεται προς τους πόλους από ισχυρά μαγνητικά πεδία και εκτινάσσεται ως πίδακες με ταχύτητα σχεδόν την ταχύτητα του φωτός.
Σχετίζεται με: Η μαύρη τρύπα θρυμματίζει αστέρια σε μια κοσμική φρενίτιδα που συγκινεί τους αστρονόμους
Προηγουμένως, οι αστρονόμοι πίστευαν ότι οι μαύρες τρύπες διέλυαν και καταβρόχθιζαν αστέρια ενώ εκτοξεύονταν πίδακες υψηλής ενέργειας σε γαλαξίες που είχαν πρόσφατα βιώσει περιόδους έντονου σχηματισμού άστρων, που ονομάζονται «αστρικές εκρήξεις».
Ωστόσο, αυτή η έρευνα υπονοεί ότι οι TDE μπορούν να εμφανιστούν σε ένα ευρύτερο φάσμα γαλαξιών και θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην εξήγηση της ακραίας φυσικής που περιβάλλει τέτοια γεγονότα.
«Οι άνθρωποι έχουν βρει πολύ εξωτικές λύσεις σε αυτούς τους γρίφους και τώρα είμαστε στο σημείο που μπορούμε να τους λύσουμε όλους», είπε η Έριν Κάρα, μέλος της ομάδας και επίκουρη καθηγήτρια φυσικής στο MIT, σε δήλωση.
Πώς ξεκίνησε το κυνήγι για το Tidal Disruption Event
Η ομάδα του MIT άρχισε να ψάχνει για περισσότερες μαύρες τρύπες που τρώνε αστέρια αφού ανακάλυψε το πλησιέστερο TDE που έχει δει ποτέ στη Γη. Παρατηρήθηκε με τη μορφή έκλαμψης στον γαλαξία NGC 7392, που βρίσκεται περίπου 137 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.
Αυτό άνοιξε έναν εντελώς νέο τρόπο ανίχνευσης μαύρων τρυπών που τροφοδοτούν ενεργά, είπαν. Χρησιμοποιεί υπέρυθρο φως και έναν αλγόριθμο που αναζητά μοτίβα σε υπέρυθρα δεδομένα που υποδεικνύουν σύντομες ή «παροδικές» εκρήξεις ακτινοβολίας. Η τεχνική που εκτελέστηκε βασίστηκε σε ιστορικά δεδομένα που συλλέχθηκαν με τη χρήση του Wide Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) της NASA. Από την έναρξή του το 2009, το NEOWISE έψαξε στους ουρανούς πάνω από τη Γη για σύντομες εκρήξεις υπέρυθρου φωτός.
Στη συνέχεια, η ομάδα συνέκρινε τα μεταβατικά στοιχεία που βρήκε με έναν κατάλογο γαλαξιών που απέχουν 600 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη και διαπίστωσε ότι οι υπέρυθρες εκρήξεις μπορούν να εντοπιστούν σε περίπου 1.000 γαλαξίες.
Εξετάζοντας πιο προσεκτικά αυτούς τους γαλαξίες, οι ερευνητές προσπάθησαν να προσδιορίσουν εάν τα σήματα που ανακάλυψαν προέρχονταν από TDE ή αν θα μπορούσαν να είχαν πυροδοτηθεί από άλλα βίαια γεγονότα, όπως η έκρηξη σουπερνόβα ενός τεράστιου ετοιμοθάνατου αστέρα. Θα ήταν επίσης πιθανό ότι προέρχονταν από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στις καρδιές των γαλαξιών που τρέφονται με πτώση σκόνης και αερίου.
Αυτό τελικά οδήγησε στην ανακάλυψη 18 νόμιμων σημάτων TDE που ήταν το αποτέλεσμα της βαρυτικής επιρροής των μαύρων οπών που δημιουργούσαν παλιρροϊκές δυνάμεις στα αστέρια που τελικά οδήγησαν σε ορισμένους αιματηρούς θανάτους αστέρων.
Παραδόξως, η ομάδα διαπίστωσε ότι οι TDEs φαίνεται να εμφανίζονται σε έναν αριθμό γαλαξιών στον ουρανό, συμπεριλαμβανομένων αυτών που είναι γεμάτοι με πυκνά σύννεφα σκόνης.
«Αν κοιτούσατε τον ουρανό και βλέπατε ένα σωρό γαλαξίες, οι TDE θα ήταν αντιπροσωπευτικοί σε όλους», είπε η Μέγκαν Μάστερσον, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και διδακτορική φοιτήτρια στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής και Διαστημικής Έρευνας Kavli στο MIT.
Απόκρυψη κοσμικών εγκλημάτων
Συνολικά, αυτή η έρευνα βοηθά στην αποσαφήνιση ορισμένων σημαντικών ερωτημάτων που σχετίζονται με παλιρροϊκά γεγονότα.
Προηγουμένως, οι αστρονόμοι είχαν παρατηρήσει αυτά τα γεγονότα συντριβής άστρων κυρίως σε γαλαξίες μετά την έκρηξη των αστεριών, όπου τα εργοστάσια αστεριών είχαν πρόσφατα κλείσει.
Τέτοιοι γαλαξίες είναι αρκετά σπάνιοι και οι επιστήμονες ήταν προβληματισμένοι για το γιατί οι TDEs φαινόταν να περιορίζονται σε αυτούς. Αυτή η έρευνα μετριάζει αυτή τη σύγχυση βρίσκοντας αιμοδιψείς TDE σε μια σειρά τύπων γαλαξιών.
Ο λόγος που οι TDEs φαίνεται να απουσιάζουν σε άλλους γαλαξίες είναι ότι ενώ οι γαλαξίες μετά την έκρηξη αστεριών δεν έχουν πλέον παχύρρευστο αέριο και σκόνη επειδή έχουν εξαντλήσει την ύλη ενώ δημιουργούν άφθονα νέα αστέρια, άλλοι γαλαξίες έχουν ακόμα άφθονη ύλη. Το αέριο και η σκόνη μπορούν να απορροφήσουν ή να μπλοκάρουν το οπτικό φως και τις ακτίνες Χ, αλλά το υπέρυθρο διεισδύει στην ύλη πιο εύκολα.
Ως εκ τούτου, οι εκπομπές ακτίνων Χ και οπτικών ήταν επαρκείς για την ανίχνευση TDE σε γαλαξίες φτωχούς σε σκόνη, αλλά οι υπέρυθρες παρατηρήσεις ήταν το κλειδί για την εύρεση μαύρων οπών που διασπούν τα αστέρια σε γαλαξίες πλούσιους σε σκόνη.
«Δεν συμβαίνει ότι εμφανίζονται μόνο σε έναν τύπο γαλαξία, όπως έχουν υποθέσει οι άνθρωποι με βάση μελέτες οπτικών και ακτίνων Χ», πρόσθεσε ο Masterson. «Αν θέλετε να κατανοήσετε τα TDE στο σύνολό τους και να τα χρησιμοποιήσετε για να μελετήσετε τη δομή του πληθυσμού των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών, πρέπει να κοιτάξετε στη ζώνη υπερύθρων».
Παρόμοιες αναρτήσεις:
— Η μαύρη τρύπα αναγγέλλεται στους αστρονόμους σκίζοντας βίαια ένα αστέρι
– Σπάσιμο ρεκόρ! Η μαύρη τρύπα που ανακαλύφθηκε πρόσφατα είναι πιο κοντά στη Γη
– Το παρατηρητήριο ακτίνων Χ της NASA αποκαλύπτει πώς οι μαύρες τρύπες καταπίνουν αστέρια και εκτοξεύουν την ύλη
Τα αποτελέσματα των ερευνητών του MIT θα μπορούσαν επίσης να εξηγήσουν γιατί οι TDEs δεν φαίνεται να εκπέμπουν τόση ενέργεια όπως προβλέπει η θεωρία. Η ομάδα υποπτεύεται ότι το ενεργειακό έλλειμμα οφείλεται σε εκπομπές οπτικών και ακτίνων Χ που απορροφά σκόνη και σε ακραία υπεριώδη ακτινοβολία από TDE.
Προσθέτοντας τα 18 νέα TDE που ανακάλυψαν σε προηγούμενα παρατηρηθέντα γεγονότα αυτού του είδους, η ομάδα του MIT εκτιμά ότι οι γαλαξίες βιώνουν ένα TDE περίπου κάθε 50.000 χρόνια, σύμφωνα με προηγούμενες θεωρητικές προβλέψεις.
«Αυτό μας δίνει σιγουριά ότι δεν χρειαζόμαστε όλη αυτή την εξωτική φυσική για να εξηγήσουμε αυτό που βλέπουμε», κατέληξε η Kara. «Και έχουμε καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών πίσω από το πώς ένα αστέρι σκίζεται και καταπίνεται από μια μαύρη τρύπα. Κατανοούμε καλύτερα αυτά τα συστήματα».
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύτηκε τη Δευτέρα (29 Ιανουαρίου) στο Astrophysical Journal.