A fényvisszhangok szupermasszív fekete lyukakat árasztanak

A NASA sugárhajtómű laboratóriuma

szupermasszív
Ennek a művésznek a benyomása egy csillag izzó anyagáramát mutatja, amikor az árapály-megszakadás fellángolásában egy szupermasszív fekete lyuk emészti fel. Kép hitel: NASA/JPL-Caltech. A szupermasszív fekete lyukak óriási gravitációs vonzerővel köztudottan jól megtisztítják közvetlen környezetüket a közeli tárgyak elfogyasztásával. Amikor egy csillag elhalad egy fekete lyuk bizonyos távolságán belül, a csillag anyaga megnyúlik és összenyomódik - vagy „spagettizálódik” -, ahogy a fekete lyuk lenyeli.

A csillagot elpusztító fekete lyuk, amelyet a csillagászok „csillag árapály-megszakításnak” neveznek, hatalmas mennyiségű energiát szabadít fel, felderítve a környezetet egy fellángolásnak nevezett eseményen. Az elmúlt években néhány tucat ilyen fellángolást fedeztek fel, de nem értik őket jól.

A csillagászok most új betekintést kapnak az árapályzavarok fellángolásába, köszönhetően a NASA Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) adatainak. Két új tanulmány jellemzi az árapályzavar fellángolásait annak tanulmányozásával, hogy a környező por miként veszi fel és bocsátja ki újra fényüket, mint a visszhang. Ez a megközelítés lehetővé tette a tudósok számára, hogy minden eddiginél pontosabban mérjék a csillagok árapályzavarai által okozott fellángolások energiáját.

"Ez az első alkalom, hogy egyértelműen láttuk az árapály-megszakítások többszörös infravörös fényét" - mondta Sjoert van Velzen, a baltimore-i Johns Hopkins Egyetem posztdoktori munkatársa és egy három ilyen eseményt felkutató tanulmány vezető szerzője, az Asztrofizikai Lap. A WISE adatain alapuló negyedik lehetséges visszhangról egy független tanulmány számolt be, amelyet Ning Jiang, a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem posztdoktori kutatója vezetett.

A fekete lyukakat fogyasztó csillagok fellángolása nagy energiájú sugárzást tartalmaz, beleértve az ultraibolya és a röntgensugarat is. Az ilyen fáklyák elpusztítják a fekete lyuk körül lógó port. De a fekete lyuktól egy bizonyos távolságban a por fennmaradhat, mert a fáklya sugárzása, amely eléri, nem olyan intenzív.

Miután a megmaradt port fellángolással melegítik fel, infravörös sugárzást bocsát ki. A WISE ezt az infravörös sugárzást méri a porból egy fekete lyuk közelében, ami nyomokat ad az árapály-megszakító fellángolásokról és maga a por természetéről. Az infravörös fényhosszúság hosszabb, mint a látható fény, és szabad szemmel nem látható. A WISE űrhajó, amely félévente feltérképezi az egész eget, lehetővé tette a por infravörös emissziójának változásának mérését.

A csillagászok a „fotó-visszhang” vagy a „fény visszhangja” nevű technikát használták a por jellemzésére. Ez a módszer az eredeti optikai fénykitörés és az azt követő infravörös fényváltozás közötti késés mérésére támaszkodik, amikor a fáklya eléri a fekete lyukat körülvevő port. Ezt az késleltetést használjuk a fekete lyuk és a por közötti távolság meghatározására.

Van Velzen tanulmánya öt lehetséges árapályzavar-eseményt vizsgált meg, és hárman látta a fényvisszhangot. Jiang csoportja egy ASASSN-14li nevű további eseményen látta.

Az e fáklyák által felmelegített por infravörös fényének mérése lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy megbecsüljék a galaxis közepén lévő fekete lyukat körülvevő por elhelyezkedését.

"Vizsgálatunk megerősíti, hogy a por ott van, és hogy felhasználhatjuk annak meghatározására, hogy mekkora energia keletkezett a csillag elpusztításakor" - mondta Varoujan Gorjian, a NASA Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, Kalifornia) csillagásza és társkutatója. a van Velzen vezette cikk szerzője.

A kutatók azt találták, hogy a fáklyával felmelegített por infravörös sugárzása infravörös jelet okoz, amely akár egy évig is észlelhető, miután a fáklya a legvilágosabb. Az eredmények összhangban vannak azzal, hogy a fekete lyuk foltos, gömb alakú porhálóval rendelkezik, amely néhány billió mérföldre (fél fényévre) helyezkedik el magától a fekete lyuktól.

"A fekete lyuk mindent elpusztított maga és e porhéj között" - mondta van Velzen. "Mintha a fekete lyuk lángolással megtisztította volna a szobáját."