Im Zentrum unserer Galaxie befindet sich ein Supermassives Schwarzes Loch (SMBH), bekannt als Schütze A. Basierend auf laufenden Beobachtungen haben Astronomen festgestellt, dass dieses SMBH einen Durchmesser von 44 Millionen km (27,34 Millionen Meilen) hat und eine geschätzte Masse von 4,31 Millionen Sonnenmassen hat. Gelegentlich wandert ein Stern zu nahe an Sag A heran und wird in einem gewalttätigen Prozess, der als Tidal Disruption Event (TDE) bezeichnet wird, auseinandergerissen.
Diese Ereignisse verursachen die Freisetzung heller Strahlungsfackeln, die Astronomen wissen lassen, dass ein Stern verbraucht wurde. Leider können Astronomen diese Ereignisse seit Jahrzehnten nicht mehr von anderen galaktischen Phänomenen unterscheiden. Dank einer neuen Studie eines internationalen Teams von Astrophysikern verfügen Astronomen nun über ein einheitliches Modell, das die jüngsten Beobachtungen dieser extremen Ereignisse erklärt.
Die Studie - die vor kurzem in der erschien Astrophysical Journal Letters unter dem Titel "Ein einheitliches Modell für Gezeitenstörungsereignisse" - wurde von Dr. Jane Lixin Dai, einer Physikerin am Dark Cosmology Center des Niels Bohr Institute, geleitet. Zu ihr gesellten sich Mitglieder des Joint Space-Science Institute der University of Maryland und der University of California Santa Cruz (UCSC).
Wie Enrico Ramirez-Ruiz - Professor und Lehrstuhl für Astronomie und Astrophysik an der UC Santa Cruz, Niels Bohr-Professor an der Universität Kopenhagen und Mitautor des Papiers - in einer Pressemitteilung des UCSC erklärte:
"Erst in den letzten zehn Jahren konnten wir TDEs von anderen galaktischen Phänomenen unterscheiden, und das neue Modell wird uns den grundlegenden Rahmen für das Verständnis dieser seltenen Ereignisse bieten."
In den meisten Galaxien verbrauchen SMBHs kein Material aktiv und emittieren daher kein Licht, was sie von Galaxien mit aktiven galaktischen Kernen (AGNs) unterscheidet. Gezeitenstörungsereignisse sind daher selten und treten in einer typischen Galaxie nur etwa alle 10.000 Jahre auf. Wenn ein Stern jedoch auseinandergerissen wird, wird eine intensive Menge an Strahlung freigesetzt. Wie Dr. Dai erklärte:
„Es ist interessant zu sehen, wie Materialien unter solch extremen Bedingungen in das Schwarze Loch gelangen. Während das Schwarze Loch das Sterngas frisst, wird eine große Menge Strahlung emittiert. Die Strahlung ist das, was wir beobachten können, und mit ihr können wir die Physik verstehen und die Eigenschaften des Schwarzen Lochs berechnen. Das macht es äußerst interessant, nach Gezeitenstörungen zu suchen. “
In den letzten Jahren wurden einige Dutzend Kandidaten für Tidal Disruption Events (TDEs) mithilfe von optischen und UV-Transienten-Weitfelduntersuchungen sowie Röntgenteleskopen entdeckt. Während erwartet wird, dass die Physik für alle TDEs gleich ist, haben Astronomen festgestellt, dass einige unterschiedliche Klassen von TDEs zu existieren scheinen. Während einige hauptsächlich Röntgenstrahlen aussenden, senden andere meistens sichtbares und ultraviolettes Licht aus.
Infolgedessen haben Theoretiker Schwierigkeiten, die verschiedenen beobachteten Eigenschaften zu verstehen und ein kohärentes Modell zu erstellen, das sie alle erklären kann. Für ihr Modell kombinierten Dr. Dai und ihre Kollegen Elemente aus der allgemeinen Relativitätstheorie, Magnetfeldern, Strahlung und Gashydrodynamik. Das Team stützte sich auch auf modernste Rechenwerkzeuge und einige kürzlich erworbene große Computercluster, die von der Villum Foundation für Jens Hjorth (Leiter des DARK Cosmology Center), der US National Science Foundation und der NASA finanziert wurden.
Unter Verwendung des resultierenden Modells kam das Team zu dem Schluss, dass es der Betrachtungswinkel des Beobachters ist, der die Unterschiede in der Beobachtung erklärt. Im Wesentlichen sind verschiedene Galaxien in Bezug auf Beobachter auf der Erde zufällig ausgerichtet, die je nach ihrer Ausrichtung unterschiedliche Aspekte von TDEs sehen. Wie Ramirez-Ruiz erklärte:
„Es ist, als gäbe es einen Schleier, der einen Teil eines Tieres bedeckt. Aus einigen Blickwinkeln sehen wir ein exponiertes Tier, aber aus anderen Blickwinkeln sehen wir ein bedecktes Tier. Das Tier ist das gleiche, aber unsere Wahrnehmungen sind unterschiedlich. “
In den kommenden Jahren wird erwartet, dass eine Reihe geplanter Umfrageprojekte viel mehr Daten zu TDEs liefern wird, was dazu beitragen wird, das Forschungsfeld für dieses Phänomen zu erweitern. Dazu gehören die transiente Untersuchung des Young Supernova Experiment (YSE), die vom DARK Cosmology Center am Niels Bohr Institute und der UC Santa Cruz durchgeführt wird, sowie die in Chile gebauten Large Synoptic Survey Telescopes (LSST).
Laut Dr. Dai zeigt dieses neue Modell, was Astronomen erwarten können, wenn sie TDEs aus verschiedenen Blickwinkeln betrachten, und ermöglicht es ihnen, verschiedene Ereignisse in einen kohärenten Rahmen zu integrieren. "Wir werden in einigen Jahren Hunderte bis Tausende von Gezeitenstörungen beobachten", sagte sie. "Dies wird uns viele" Labors "geben, um unser Modell zu testen und damit mehr über Schwarze Löcher zu verstehen."
Dieses verbesserte Verständnis, wie Schwarze Löcher gelegentlich Sterne verbrauchen, bietet auch zusätzliche Tests für die allgemeine Relativitätstheorie und die Gravitationswellenforschung und hilft Astronomen, mehr über die Entwicklung von Galaxien zu erfahren.
