Більш ніж подвоєно кількість відомих чорних дір, що поглинають зорі
Астрономи відкрили захопливий, але драматичний аспект нашого Всесвіту. Чорні діри, які розривають зорі під час подій припливного руйнування (TDE), зустрічаються частіше, аніж вважалося.
Дослідницька група під керівництвом Массачусетського технологічного інституту (MIT) разом з вченими з Інституту Макса Планка та кількох інших установ виявила 18 нових подій припливного руйнування, коли зорі розриваються на частини під дією величезного гравітаційного тяжіння чорних дір, розповідають OstanniPodii.com.
TDE відбуваються, коли зоря наближається до чорної діри надто близько, що призводить до її гравітаційного розриву.
Коли зоря втягується і розривається на частини, чорна діра випускає масивний сплеск енергії в електромагнітному спектрі.
Традиційно астрономи ідентифікували TDE, спостерігаючи специфічні сплески в оптичному та рентгенівському діапазонах. Однак ці методи виявили лише кілька таких подій у близькому Всесвіті, що обмежувало наше розуміння TDE.
Дослідники на чолі з аспіранткою MIT Меган Мастерсон застосували новий підхід, зосередившись на інфрачервоному спектрі.
Їхні висновки вказують на те, що інфрачервоне випромінювання може бути надійним індикатором TDE, особливо в "запилених" галактиках.
У таких середовищах щільне галактичне сміття часто затуляє оптичні та рентгенівські сигнали, маскуючи присутність TDE. Проте, коли пил поглинає енергію, він нагрівається, виробляючи видиме інфрачервоне випромінювання.
Мастерсон підкреслює важливість цього методу: "Більшість цих джерел не видно в оптичних діапазонах. Якщо ви хочете зрозуміти TDE в цілому та використовувати їх для дослідження демографії надмасивних чорних дір, вам потрібно шукати в інфрачервоному діапазоні".
Цей підхід не лише подвоїв каталог відомих TDE, але й відкрив події в різних типах галактик, розкиданих по небу.
Дослідження команди не обмежуються лише виявленням цих подій. Нещодавно вони відкрили найближчу на сьогодні TDE за допомогою інфрачервоних спостережень.
Це відкриття проклало астрономам новий шлях до пошуку чорних дір, що активно бенкетують, і знаменує собою значний прогрес у цій галузі.
Для свого дослідження команда прочісувала архівні дані NEOWISE.
Цей орбітальний телескоп НАСА, "Широкопольний інфрачервоний дослідник", сканує небо на наявність інфрачервоних транзієнтів або короткочасних спалахів.
Команда розпочала свій пошук, просіюючи архівні спостереження з місії, використовуючи алгоритм, розроблений співавтором Кішалаєм Де. Цей спеціалізований алгоритм виявляє патерни в інфрачервоному випромінюванні, які натякають на транзієнтні сплески випромінювання, що потенційно можуть вказувати на TDE.
Потім дослідники ретельно зіставили ці сигнали з повним каталогом найближчих галактик, що охоплюють 200 мегапарсек або 600 мільйонів світлових років.
Ключовим моментом було визначення джерела інфрачервоного спалаху кожної галактики. Виключивши інші можливі джерела, такі як активні галактичні ядра або наднові, команда зосередилася на унікальних інфрачервоних патернах, що вказують на TDE.
Ці патерни зазвичай демонструють різкий стрибок температури приблизно до 1000 кельвінів, за яким слідує поступове зниження, що є ознакою чорної діри, яка поглинає зорю та нагріває навколишній пил.
Цей ретельний аналіз дозволив виявити 18 чітких сигналів подій припливного руйнування. Цікаво, що ці TDE були виявлені в різноманітних галактичних системах, розвіюючи попередні уявлення про те, що вони відбуваються переважно в певних типах галактик.
"Якби ви подивилися в небо й побачили групу галактик, то TDE були б репрезентативно присутні в кожній з них", - пояснює провідний дослідник Меган Мастерсон. "Справа не в тому, що вони трапляються лише в одному типі галактик, як люди думали, спираючись на оптичні та рентгенівські пошуки".
Едо Бергер, професор астрономії Гарвардського університету, який не брав участі в дослідженні, високо оцінює це досягнення, зазначаючи: "Тепер можна зазирнути крізь пил і завершити перепис найближчих TDE".
"Особливо захопливим аспектом цієї роботи є потенціал подальших досліджень за допомогою великих інфрачервоних зйомок, і я з нетерпінням чекаю на відкриття, які вони принесуть", - додає Бергер.
Ці відкриття допоможуть вирішити кілька давніх загадок в астрофізиці. Раніше TDE здебільшого спостерігалися в галактиках, які пережили спалахи зореутворення, які є рідкісними та відносно безпиловими, що полегшує виявлення TDE за допомогою оптичного або рентгенівського випромінювання.
Підхід дослідників, зосереджений на інфрачервоному спектрі, показує, що TDE не є винятковим явищем для цих типів галактик, а може траплятися в ширшому діапазоні.
Щобільше, дослідження пропонує пояснення проблеми "браку енергії" в дослідженнях TDE. Теоретичні моделі передбачають більший вихід енергії від TDE, ніж той, що спостерігався.
Висновки команди припускають, що пил у галактиках може поглинати не лише видиме й рентгенівське світло, але й екстремальне ультрафіолетове випромінювання, що пояснює цю енергію, якої бракує.
Ці 18 нових відкриттів також допомагають уточнити оцінки частоти TDE. Враховуючи ці результати, дослідники тепер підрахували, що типова галактика зазнає події припливного руйнування раз на 50 000 років, що ближче до теоретичних прогнозів.
"Люди придумували дуже дивні рішення цих головоломок, і тепер ми дійшли до того, що можемо вирішити їх усі", - каже доцент кафедри фізики Массачусетського технологічного інституту Ерін Кара.
"Це дає нам впевненість, що нам не потрібна вся ця дивна фізика, щоб пояснити те, що ми бачимо. І ми краще розуміємо механіку того, як зірка розривається на частини і поглинається чорною дірою. Ми краще розуміємо ці системи", - підсумувала Кара.
Таким чином, це новаторське дослідження зробило революцію в нашому розумінні приливних подій, виявивши поширеність чорних дір, що розривають зорі, в різних типах галактик.
Змістивши фокус на інфрачервоні спостереження, дослідники більш ніж подвоїли відомий каталог TDE й вирішили давні загадки в астрофізиці, такі як проблема "браку енергії".
Цей прорив прокладає шлях для майбутніх досліджень і більш повного розуміння динамічних взаємодій між зорями та надмасивними чорними дірами.
Їхні висновки, опубліковані в журналі The Astrophysical Journal, свідчать про постійний розвиток астрономічних досліджень і наше прагнення розгадати таємниці Всесвіту.