Wyszukiwanie w podczerwieni pozwala odkryć dużą gromadę czarnych dziur niszczących gwiazdy

Potencjalnym posiłkiem dla supermasywnej czarnej dziury może być praktycznie wszystko w przestrzeni kosmicznej, włączając w to całe gwiazdy. Nawet gwiazdy większe od naszego Słońca mogą paść ofiarą intensywnej grawitacji czarnej dziury i zostać wciągnięte przez jej rozszerzającą się paszczę. To przerażające zjawisko, ale jak często tak się dzieje?

Zdarzenia związane z zakłóceniami pływowymi (TDE) — gdy siły pływowe czarnej dziury przewyższają grawitację gwiazdy i rozrywają ją na kawałki — są Wierzono, że się stanie Raz na 10 000 do 100 000 lat w dowolnej galaktyce. TDE można wykryć na podstawie ogromnej ilości uwalnianej przez nie energii. Chociaż jego obserwacje są nadal bardzo rzadkie, międzynarodowy zespół badaczy odkrył obecnie 18 z nich, których nie odkryto podczas poprzednich poszukiwań. Dlaczego?

Wiele TDE można znaleźć w zapylonych galaktykach. Pył blokuje promieniowanie o wielu długościach fal, od promieni świetlnych po promieniowanie rentgenowskie, ale długie fale podczerwone są mniej podatne na rozpraszanie i absorpcję. Kiedy zespół badał galaktyki w podczerwieni, odkrył 18 TDE, które wcześniej umykały astronomom.

Schowany na widoku

Do chwili obecnej większość zaburzeń pływowych została wykryta w zakresie optycznym i rentgenowskim. Poszukiwania TDE emitujących emisje optyczne (co oznacza światło widzialne) i rentgenowskie doprowadziły do ​​wzrostu liczby odkryć TDE w pierwszej dekadzie XXI wieku. Metody te nadal pozwalają wykryć niektóre TDE, ale nie wszystkie. Problem polega na tym, że oba rodzaje promieniowania mają krótkie fale, które mogą być łatwo rozproszone i pochłonięte przez pył, przesłaniając obiekty i zjawiska w galaktykach bogatych w pył.

Przyczyną TDE jest supermasywna czarna dziura w sercu galaktyki. Pył i gaz w dysku akrecyjnym czarnej dziury nie pomagają w wykrywaniu.

Większość TDE odkrytych przez zespół badawczy nie została wcześniej odkryta w zakresie optycznym przez Sage lub newyz Misja obserwacyjna w podczerwieni. Kiedy szukali tych zdarzeń w danych z misji NASA WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) i NEOWISE, a także danych z innych misji, takich jak eROSITA All-Sky Survey firmy SRG, pasma optyczne i rentgenowskie nie okazały się zbyt widoczne. . Dopiero gdy badacze przyjrzeli się danym WISE/NEOWISE wykonanym w średniej podczerwieni, odkryli ukryte TDE.

W innym świetle

Zdarzenia związane z zakłóceniami pływowymi, które można zaobserwować jedynie w podczerwieni, mają ogromne implikacje dla rzeczywistych zliczeń TDE tam występujących, które były trudne do oszacowania na podstawie tych wykrytych jedynie w pasmach optycznym i rentgenowskim. Rozwiązuje także zagadkę, dlaczego nie ma TDE w galaktykach gwiazdotwórczych, które są zazwyczaj bogate w pył.

Wśród 18 nowo odkrytych wydarzeń znajduje się obecnie najbliżej Ziemi znane TDE. Znajduje się w szczególnie zapylonej galaktyce gwiazdotwórczej, co uniemożliwiałoby jej dostrzeżenie bez obserwacji w podczerwieni.

Tworzenie się gwiazd miało wpływ na to, gdzie astronomowie szukają TDE. Do tej pory galaktyki, które nie tworzyły już gwiazd, uważano za idealne miejsca do poszukiwania TDE ze względu na niską zawartość pyłu. Ponieważ gwiazdy rodzą się w masywnych obłokach pyłu i gazu, obserwowane na krótszych falach wydawało się, że w galaktykach gwiazdotwórczych nie ma TDE. To wyjaśnia, dlaczego TDE najprawdopodobniej występują w galaktykach, w których tworzenie się gwiazd zostało zatrzymane lub prawie zatrzymane.

Pył może przeszkadzać przez większość czasu, ale ma jedną cechę, która pomogła badaczom znaleźć nieznane wcześniej TDE. Kiedy gwiazdy są rozrywane przez supermasywne czarne dziury, powstaje ogromna ilość ciepła. Echo kurzu Występują, gdy cząstki pyłu są podgrzewane i emitują promieniowanie, zazwyczaj podczerwień. Te echa pyłu mogą również pomóc w wykryciu ukrytych TDE.

Wykrywanie w podczerwieni wielu TDE prawdopodobnie również odpowie na pytanie „brakującej energii”. Teoretycznie oczekuje się, że TDE wyprodukują więcej energii, niż zaobserwowaliśmy, więc gdzie poszła reszta tej energii? Naukowcy, którzy odkryli nowe TDE, sugerują, że wrażenie utraty energii wynikało z niemożności obserwacji promieniowania zablokowanego przez pył i gaz – nie doszło do utraty energii; Po prostu przeszedł niezauważony.

Okazuje się, że TDE mogą nie być tak rzadkie, jak myśleliśmy. Mogą też wkrótce stać się mniej nieuchwytne. Astronomowie będą mieli jaśniejszy obraz mieszkańców po przyszłych badaniach, takich jak Legacy Survey of Space and Time (LSST) w Obserwatorium Vera Rubin, którzy będą szukać ich za pomocą widzenia w podczerwieni. Tak potężne ankiety mogą co roku pozwolić na wykrycie setek, a nawet tysięcy TDE.

„Ta praca reprezentuje najczystszą próbkę [infrared]-Wybrane dotychczas TDE” – powiedział zespół badawczy w A Zostań Niedawno opublikowane w czasopiśmie Astrophysical Journal. „Jako taki zapewnia nowy wgląd w strukturę populacji TDE we wszechświecie lokalnym i pozwala nam zbadać właściwości klasy TDE, które były wcześniej pomijane”.

The Astrophysical Journal, 2024. DOI: 10.3847/1538-4357/ad18bb