Svarta hål är förmodligen det mest intressanta objektet i vetenskapen. Så mycket forskning har gjorts om deras relativitetsaspekter såväl som deras kvantkonsekvenser. Ibland kan det vara svårt att förhålla sig till fysiken kring dem och ibland kan vi söka ett mer smältbart alternativ. Så låt oss prata om när ett svart hål äter en stjärna genom att förstöra den, även känd som en tidvattenstörningshändelse (TDE).

Händelsens mekanik

Det första arbetet som föreslog dessa händelser inträffade i slutet av 1970-talet då forskare insåg att en stjärna som kommer för nära ett svart hål kunde rivas isär när den passerar Roche-gränsen, med stjärnan som slängde sig runt, genomgick spaghettifiering och något material som föll i svart hål och runt som en kort ackretionsskiva medan andra delar flyger ut i rymden. Allt detta skapar en ganska lysande händelse eftersom det fallande materialet kan bilda strålar som kan peka på ett svart hål som är okänt för oss, då sjunker ljusstyrkan när materialet försvinner. Mycket av uppgifterna skulle komma till oss i högenergipositioner i spektrumet som UV- eller röntgenstrålar. Såvida det inte finns något för ett svart hål att mata på, kommer de (mest) att bli upptäckbara för oss, så att leta efter en TDE kan vara en utmaning, särskilt på grund av den närhet som den förbipasserande stjärnan behöver för att uppnå en TDE. Baserat på stjärnrörelser och statistik bör en TDE bara ske i en galax en gång var 100 000 år, med en bättre chans nära galaxernas centrum på grund av befolkningstätheten (Gezari, Strubble, Cenko 41-3, Sokol).

När stjärnan släpps av det svarta hålet frigörs energi runt den som UV-strålar och röntgenstrålar, och som är fallet för många svarta hål, omger damm dem. Dammet kommer också i kollision från faktiskt stjärnmaterial som kastas ut ur händelsen. Dammet kan absorbera detta energiflöde via kollisioner och sedan eko det ut i rymden som infraröd strålning vid dess omkrets. Bevis för detta samlades in av Dr. Ning Jiang (University of Science and Technology in China) och Dr. Sjoert van Velze (John Hopkins University). De infraröda avläsningarna kom mycket senare än den ursprungliga TDE och så genom att mäta denna skillnad i tid och använda ljusets hastighet kan forskaren få en avläsning på dammet runt de svarta hålen (Gray, Cenko 42).

Söker efter händelsen och viktiga exempel

Många kandidater hittades i ROSAT-sökningen 1990-91, och arkivdatabaser pekade på många fler. Hur hittade forskare dem? Platserna hade ingen aktivitet före eller efter TDE, vilket indikerar en kortvarig händelse. Baserat på antalet sedda och tidsintervallet de såg, matchade det teoretiska modeller för TDE: er (Gezari).

Den första som upptäcktes vid ett tidigare känt svart hål var den 31 maj 2010, då forskare på John Hopkins såg en stjärna falla i ett svart hål och gå igenom TDE-händelsen. Döpt PS1-10jh och ligger 2, 7 miljarder ljusår bort, de första resultaten tolkades som en supernova eller en kvasar. Men efter att glödlängden inte försvann (det varade till 2012) var en TDE den enda möjliga förklaringen kvar. Massor av förvarning skickades ut om händelsen vid den tiden så observationer i optiska, röntgenstrålar och radio uppnåddes. De fann att den ljusare (200 gånger mer än normalt) som ses inte var ett resultat av en ackretionsskiva baserad på bristen på sådan funktion vid tidigare avläsningar, men jets inträffade här precis som en TDE skulle resultera i. Temperaturen var svalare än förväntat med en faktor 8 för ackretionsskivmodeller, med en inspelad temp på 30 000 C. Baserat på bristen på väte men styrka i He II-linjer i spektrumet var stjärnan som föll in troligen en röd jätte med sitt yttre väteskikt ätit av ... ett svart hål, kanske det som slutligen slutade sitt liv. Men ett mysterium lämnades när He II-linjerna visade sig vara joniserade. Hur hände det här? Det är möjligt att damm mellan oss och TDE kunde ha påverkat ljuset, men det är osannolikt och hittills olöst. Vid undersökningar av tidigare observationer med ljusstyrkan från TDE var forskarna åtminstone säkra på att det svarta hålet är cirka 2 miljoner solmassor (John Hopkins, Strubble, Cenko 44).

I en sällsynt händelse upptäcktes en TDE med hög jetaktivitet. Arp 299, ungefär 146 miljoner ljusår bort, upptäcktes först i januari 2005 av Mattila (universitetet i Åbo). Som en galaxkollision var de infraröda avläsningarna höga när temperaturen steg men senare samma år steg radiovågorna också och efter ett decennium var jetfunktioner närvarande. Detta är ett tecken på en TDE (i detta fall märkt Arp 299-B AT1), och forskare kunde studera formen och beteendet på jets i hopp om att upptäcka fler av dessa sällsynta händelser, eventuellt 100-1000 gånger så än en supernova (Carlson, Timmer "Supermassive").

I november 2014 sågs ASASSN-14li av Chandra, Swift och XXM-Newton. Ligger 290 miljoner ljusår bort, var 14li en observation efter TDE, med det förväntade ljusfallet som inträffade när observationen fortsatte. Lätta spektrumavläsningar indikerar att det släpmaterial som ursprungligen blåstes bort sakta faller tillbaka för att skapa en tillfällig ackretionsskiva. Denna skivstorlek innebär att det svarta hålet roterar snabbt, kanske upp till 50% ljusets hastighet på grund av dess mellanmål (NASA, Timmer "Imaging").

TDE: er som ett verktyg

TDE har många användbara teoretiska egenskaper inklusive att vara ett sätt att hitta massan på ett svart hål. En viktig klass av svarta hål som kräver mer bevis för deras existens är mellanliggande svarta hål (IMBH). De är viktiga för modeller av svart hål men få (om några) har sett. Det är därför händelser som den som upptäcktes i 6dFGS gJ215022.2-055059, en galax som är ungefär 740 miljoner ljusår bort, är kritiska. I den galaxen observerades en TDE i röntgenpartiet av spektrumet och baserat på avläsningarna sett det enda som var tillräckligt massivt för att producera det skulle vara ett svart hål som är 50 000 solmassor - vilket bara kan vara en IMBH (Jorgenson ).

Citerade verk

Carlson, Erika K. "Astronomer fångar en svart håravfallande stjärna." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 14 juni 2018. Web. 13 augusti 2018.

Cenko, S. Bradley och Neils Gerkess. Hur man sväljer en sol. Scientific American Apr. 2017. Skriv ut. 41-4.

Gezari, Suvi. Tidens störning av stjärnor av supermassiva svarta hål. Physicstoday.scitation.org . AIP Publishing, Vol.

Grey, Richard. Echoes of a Stellar Massacre. Dailymail.com . Daily Mail, 16 september 2016. Web. 18 januari 2018.

Jorgenson, Amber. "Sällsynt svartmassa i mellanmassa som rivits ihop stjärnan." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 19 juni 2018. Web. 13 augusti 2018.

NASA. Tidal Disruption. NASA.gov . NASA, 21 oktober 2015. Webb. 22 januari 2018.

Sokol, Joshua. "Star-svällande svarta hål avslöjar hemligheter i exotiska ljusshower." quantamagazine.com . Quanta, 8 augusti 2018. Webben. 05 oktober 2018.

Strubble, Linda E. Insyn om tidvattenstörning av stjärnor från PS1-10jh. arXiv: 1509.04277v1.

Timmer, John. "Bildbehandling ständigt närmare händelseshorisonten." arstechnica.com . Conte Nast., 13 jan. 2019. Webb. 07 februari 2019.

---. "Supermassivt svart hål sväljer stjärna, tänder upp galaxkärnan." arstechnica.com . Conte Nast., 15 juni 2018. Web. 26 oktober 2018.