Naukowcy obserwują czarną dziurę niszczącą gwiazdę

Dzięki satelicie poszukującemu nowe planety astronomowie otrzymali nieoczekiwane spojrzenie na czarną dziurę rozrywającą gwiazdę na strzępy.

Jest to jedno z najdokładniejszych do tej pory spojrzeń na zjawisko, zwane zdarzeniem powodującym rozerwanie pływowe (tidal disruption event – TDE), i pierwsze dla TESS.

Kamień milowy osiągnięto dzięki światowej sieci robotycznych teleskopów o nazwie ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for Supernovae). Odkrycie zostało opublikowane w The Astrophysical Journal.

„Uważnie monitorujemy obszary nieba, które TESS obserwuje wraz z naszymi teleskopami ASAS-SN, ale mieliśmy to szczęście, że ten płat nieba, który TESS ciągle obserwuje, jest niewielki, a okazał się być jednym z najjaśniejszych TDE, jakie widzieliśmy. Dzięki szybkiemu odkryciu ASAS-SN i niewiarygodnym danym TESS mogliśmy zobaczyć to TDE znacznie wcześniej, niż inne – daje nam to nowe spojrzenie na sposób, w jaki kształtują się TDE” – powiedział Patrick Vallely, współautor badania i absolwent National Science Foundation Graduate Research Fellow w Ohio State.

Do zdarzeń rozerwania pływowego dochodzi, gdy gwiazda zbytnio zbliży się do czarnej dziury. W zależności od wielu czynników, w tym wielkości gwiazdy, rozmiaru czarnej dziury, czarna dziura może pochłonąć lub rozerwać gwiazdę na długie, przypominające spaghetti pasmo.

„Dane TESS pozwalają nam dokładnie zobaczyć, kiedy to niszczycielskie zdarzenie, nazwane ASASSN-19bt, zaczęło jaśnieć, czego nigdy wcześniej nie byliśmy w stanie zrobić. Ponieważ szybko odkryliśmy rozerwanie pływowe dzięki naziemnym ASAS-SN, byliśmy w stanie wykonać wielofalowe obserwacje w ciągu pierwszych kilku dni. Wczesne dane będą niezwykle pomocne w modelowaniu fizyki tych wybuchów” – powiedział Thomas Holoien z Carnegie Observatories w Pasadenie, Kalifornia.

ASAS-SN był pierwszym systemem, który zobaczył, jak czarna dziura rozrywa gwiazdę na strzępy. Holoien pracował w Obserwatorium Las Campanas w Chile 29 stycznia 2019 roku, kiedy dostał alert z jednego z teleskopów ASAS-SN w Południowej Afryce. Holoien skierował dwa teleskopy Las Campanas na rozerwanie pływowe a następnie poprosił o obserwacje innych teleskopów na całym świecie.

TESS zdążył już monitorować dokładnie tę część nieba, w której teleskop ASAS-SN odkrył zdarzenie rozerwania pływowego. To nie było jedynie szczęście w obserwacjach – po wystartowaniu TESS w lipcu 2018 roku zespół odpowiedzialny za ASAS-SN poświęcił więcej teleskopowego czasu ASAS-SN na obserwowane przez TESS obszary nieba.

Ale szczęściem jest, że TDE nastąpiło w linii widzenia systemu, powiedział Chris Kochanek, prof. astronomii na Ohio State University.

Rozerwania pływowe są rzadkie, zdarzają się raz na 10 000 – 100 000 lat w galaktyce wielkości Drogi Mlecznej. Dla porównania, supernowe zdarzają się co 100 lat. Naukowcy zaobserwowali około 40 TDE w całej historii (ASAS-SN widzi kilka w ciągu roku). Jak mówi Kochanek, zdarzenia są rzadkie głównie dlatego, że gwiazdy muszą znajdować się bardzo blisko czarnej dziury – mniej więcej średnia odległość Ziemi od Słońca – aby je stworzyć.

Ponieważ ASAS-SN wykrywał wcześniej zdarzenie powodujące rozerwanie pływowe, Holoien był w stanie wytrenować dodatkowe teleskopy na tym zdarzeniu, rejestrując bardziej szczegółowy wygląd, niż było to możliwe wcześniej. Następnie astronomowie mogli spojrzeć na dane z TESS – które, ponieważ pochodziły z satelity umieszczonego w kosmosie, były dostępne dopiero kilka tygodni po wydarzeniu – aby sprawdzić, czy potrafią dostrzec to zdarzenie w trakcie trwania. Dane z TESS oznaczały, że widzieli oznaki rozerwań pływowych w danych z około 10 dni przed ich wystąpieniem.

„Wczesne dane z TESS pozwalają nam widzieć światło bardzo blisko czarnej dziury, znacznie bliżej, niż byliśmy w stanie widzieć wcześniej. Pokazują nam również, że wzrost jasności ASASSN-19bt był bardzo płynny, co pomaga nam stwierdzić, że zdarzenie to było rozerwaniem pływowym a nie innym rodzajem wybuchu, np. z galaktycznego centrum czy supernowej” – powiedział Vallely.

Zespół Holoiena wykorzystał ultrafioletowe dane z Neil Gehrels Swift Observatory NASA w celu ustalenia, że temperatura spadła o około 50%, z ok. 40 000 do 20 000 stopni Celsjusza, w ciągu kilku dni. Holoien powiedział, że po raz pierwszy zaobserwowano tak wczesny spadek temperatury w wyniku rozerwania pływowego, chociaż kilka teorii to przewidziało.

Bardziej typowy dla tego rodzaju zdarzeń był niski poziom emisji promieniowania rentgenowskiego obserwowany przez Swift. Naukowcy nie do końca rozumieją, dlaczego TDE produkują tak dużą emisję UV i tak mało promieniowania rentgenowskiego.

Astronomowie uważają, że supermasywna czarna dziura, która wygenerowała ASASSN-19bt, ma masę ok. 6 mln mas Słońca. Znajduje się ona w centrum galaktyki o nazwie 2MASX J07001137-6602251, leżącej ok. 375 mln lat świetlnych stąd w konstelacji Latającej Ryby. Zniszczona gwiazda mogła być wielkości zbliżonej do naszego Słońca.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
OSU

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.