Событие приливного разрушения

Событие приливного разрушения (англ. tidal disruption event, TDE), также известное как вспышка приливного разрушения[1], — астрономическое явление, которое происходит, когда звезда приближается достаточно близко к горизонту событий сверхмассивной чёрной дыры и разрывается на части приливными силами чёрной дыры, претерпевая спагеттификацию.[2][3]

Предположение

По данным ранних работ (см. раздел История), события приливного разрушения должны быть неизбежным следствием активности массивных чёрных дыр, скрытых в центрах галактик. Исходя из этого, теоретики пришли к выводу, что итоговые взрывы или вспышки излучения, обусловленные аккрецией звёздного мусора, могут быть уникальными указателями на наличие спящих чёрных дыр в центрах обычных галактик.[4]

История

Впервые в 1971 году теоретик Джон А. Уилер[5] предположил, что распад звезды в эргосфере вращающейся чёрной дыры может вызывать ускорение выпущенного газа до околосветовой (релятивистской) скорости с помощью так называемого «эффекта тюбика зубной пасты». Уилеру удалось применить релятивистское обобщение классической задачи ньютоновского приливного распада в окрестности Шварцшильдовской или Керровской чёрной дыры (без осевого вращения или с ним, [ см. Fishbone (1973) и Mashhoon (1975, 1977) ]). Но в этих ранних работах рассматривалась только несжимаемая модель звезды и/или звезды, слегка проникающие в предел Роша, таким образом, пропуская только приливы малых амплитуд или, в лучшем случае, только латентные явления разрушения (т.е. будущие события приливных разрушений).

В 1976 году в MNRAS[6] астрономы Юхан Франк и Мартин Рис из Кембриджского института астрономии впервые представили «эффект массивных чёрных дыр в звёздных системах», который определяет критический радиус, при котором нарушается движение звёзд и их буквально засасывает в чёрную дыру, предполагая, что можно наблюдать эти события в некоторых галактиках. Однако в то время английские исследователи не предложили каких-либо точных моделей или симуляции.

Это гипотетическое предсказание и отсутствие теоретического инструментария вызвало любопытство Жана-Пьера Люмине и Брэндона Картера из Парижской обсерватории, которые, в начале 1980-х годов, изобрели концепцию приливного разрушения. Их первые работы были опубликованы в 1982 году в журнале «Nature»[7] и в 1983 году в "Astronomy & Astrophysics"[8]. Авторам удалось описать приливные возмущения в центрах активных ядер галактик (АЯГ), основываясь на модели «взрыва звёздного блина» («stellar pancake outbreak»), используя выражение Люмине, модель, описывающую волну поля, создаваемого «большой чёрной дырой» — скажем, сверхмассивной — и эффект, который они называют «взрыв блина», который определяет выброс излучения, создаваемый в результате этих возмущений.

Затем, в 1986 году, Люмине и Картер опубликовали в журнале «Astrophysical Journal Supplement»[9] важную статью из 29 страниц, на которых они проанализировали все случаи событий приливного разрушения и не только 10% производящих «спагеттификацию», но и другие, называемые «блины flambées» («pancakes flambées»).

Лишь десять лет спустя, в 1990 году, рентгеновское исследование НАСА «All Sky», которое производилось спутником ROSAT[10] , обнаружило первых кандидатов, восприимчивых к приливному разрушению. С тех пор было обнаружено более дюжины кандидатов, включая более активные источники в ультрафиолетовом или видимом диапазоне, по причинам, которые остались загадочными.

Открытие

Теория Люмине и Картера была подтверждена при наблюдении ярких вспышек, возникших вследствие аккреции звёздного мусора массивным объектом, расположенным в самом сердце активного ядра галактики (напр. NGC 5128 или NGC 4438), а также в самом сердце Млечного Пути (Стрелец A*). Теория приливного разрушения звёзд также объясняет сверхизлучающую сверхновую СН 2015L, более известную под обозначением ASASSN-15lh. ASASSN-15lh — сверхновая, которая взорвалась прямо перед тем, как её поглотил горизонт событий массивной чёрной дыры.

Сегодня все события приливного разрушения звёзд перечислены в «Открытом каталоге TDE»[11], ведущимся Гарвардским центром астрофизики, который имеет 87 статей с 1999 года.

Теоретическое объяснение событий приливного разрушения было окончательно описано в 2004 году Стефани Комосса из Института Макса Планка (MPE / MPG), а затем снова в 2014 году. Отметим также работу команд Suvi Gezari (2006), Geoffrey C. Bower (2011), J. Guillochon и E.Ramirez-Ruiz (2015), а также Jane Dai с соавторами (2018).

Новые наблюдения

В сентябре 2016 года команда из Университета науки и технологии Китая объявила, что на основе данных, полученных телескопом НАСА WISE, было обнаружено событие приливного разрушения звезды в известной чёрной дыре. Команда Университета Джонса Хопкинса (США) обнаружила три дополнительных события. В обоих случаях астрономы предположили, что релятивистская струя, создаваемая умирающей звездой, будет излучать ультрафиолетовое и видимое излучение, которое будет поглощаться пылью вокруг чёрной дыры, а затем излучаться в виде инфракрасного излучения. Также астрономы пришли к выводу, что задержка между ультрафиолетовым и рентгеновским свечением струи и инфракрасным свечением пыли может быть использована для оценки размеров чёрной дыры, пожирающей звезду.[12][13][14]

Примечания
  1. Merloni A. et al. A tidal disruption flare in a massive galaxy? Implications for the fueling mechanisms of nuclear black holes (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — Oxford University Press, 2015. — Vol. 452. — P. 69. — doi:10.1093/mnras/stv1095. — . — arXiv:1503.04870.
  2. Astronomers See a Massive Black Hole Tear a Star Apart. Universe today (28 января 2015). Дата обращения: 1 февраля 2015.
  3. Tidal Disruption of a Star By a Massive Black Hole (недоступная ссылка). Дата обращения: 1 февраля 2015. Архивировано 2 июня 2016 года.
  4. Suvi; Gezari. Tidal Disruption Events (англ.) // Brazilian Journal of Physics. — 2013. — 11 June (vol. 43, no. 5—6). — P. 351—355. — doi:10.1007/s13538-013-0136-z. — .
  5. Wheeler J.A. (1971). “Mechanisms for jets” (PDF). Pontificae Academiae Scientarum Scripta Varia. 35: 539–582.
  6. Frank J., Rees M. J. Effects of massive black holes on dense stellar systems (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — Oxford University Press, 1976. — Vol. 176, no. 3. — P. 633—647. — doi:10.1093/mnras/176.3.633. — .
  7. Carter B., Luminet J. P. Pancake detonation of stars by black holes in galactic nuclei (англ.) // Nature. — 1982. — Vol. 296, no. 5854. — P. 211—214. — doi:10.1038/296211a0. — .
  8. Carter B., Luminet J.-P. Tidal compression of a star by a large black hole. I Mechanical evolution and nuclear energy release by proton capture (англ.) // Astronomy and Astrophysics. — 1983. — Vol. 121, no. 1. — P. 97-113. — .
  9. Luminet J.-P., Carter B. Dynamics of an Affine Star Model in a Black Hole Tidal Field (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1986. — Vol. 61. — P. 219-248. — doi:10.1086/191113. — .
  10. The ROSAT All Sky Survey.
  11. Open Tidal Disruption Event Catalog.
  12. Gray, Richard. Echoes of a stellar massacre: Gasps of dying stars as they are torn apart by supermassive black holes are detected, Daily Mail (16 сентября 2016). Дата обращения 16 сентября 2016.
  13. van Velzen S. et al. Discovery of transient infrared emission from dust heated by stellar tidal disruption flares (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2016. — 15 September (vol. 829, no. 1). — doi:10.3847/0004-637X/829/1/19. — . — arXiv:1605.04304.
  14. Ning, Jiang et al. The Wide-field Infrared Survey Explorer Detection of an Infrared Echo in Tidal Disruption Event ASASSN-14li (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2016. — 1 September (vol. 828, no. 1). — doi:10.3847/2041-8205/828/1/L14. — . — arXiv:1605.04640.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.