Στο κέντρο του γαλαξία μας βρίσκεται μια Υπερθετική Μαύρη Τρύπα (SMBH) γνωστή ως Τοξότης Α. Με βάση τις τρέχουσες παρατηρήσεις, οι αστρονόμοι έχουν διαπιστώσει ότι αυτό το SMBH έχει διάμετρο 44 εκατομμυρίων χιλιομέτρων (27,34 εκατομμύρια μίλια) και έχει εκτιμώμενη μάζα 4,31 εκατομμυρίων ηλιακών μαζών. Περιστασιακά, ένα αστέρι θα περιπλανηθεί πολύ κοντά στο Sag A και θα καταρρεύσει σε μια βίαιη διαδικασία γνωστή ως επεισόδιο παλιρροιακής διακοπής (TDE).
Αυτά τα γεγονότα προκαλούν την απελευθέρωση φωτεινών εκρήξεων ακτινοβολίας, που επιτρέπουν στους αστρονόμους να γνωρίζουν ότι ένα αστέρι έχει καταναλωθεί. Δυστυχώς, εδώ και δεκαετίες, οι αστρονόμοι δεν μπόρεσαν να διακρίνουν αυτά τα γεγονότα από άλλα γαλαξιακά φαινόμενα. Αλλά χάρη σε μια νέα μελέτη από μια διεθνή ομάδα αστροφυσικών, οι αστρονόμοι έχουν τώρα ένα ενοποιημένο μοντέλο που εξηγεί τις πρόσφατες παρατηρήσεις αυτών των ακραίων γεγονότων.
Η μελέτη - η οποία εμφανίστηκε πρόσφατα στο Αστροφυσικά περιοδικά υπό τον τίτλο «Ένα Ενιαίο Μοντέλο για Παλιρροιακές Διαταραχές» - ηγήθηκε της Δρ. Jane Lixin Dai, φυσικής στο Κέντρο Κοσμολογίας του Ινστιτούτου Niels Bohr. Συνοδεύτηκε από μέλη του Κοινού Ινστιτούτου Διαστημικών Επιστημών του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ και του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια Santa Cruz (UCSC).
Όπως εξήγησε ο Enrico Ramirez-Ruiz - ο καθηγητής και πρόεδρος της αστρονομίας και της αστροφυσικής στο UC Santa Cruz, ο καθηγητής του Niels Bohr στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης και συν-συγγραφέας στο έγγραφο - σε δελτίο τύπου του UCSC:
«Μόνο την τελευταία δεκαετία καταφέραμε να διακρίνουμε τα TDE από άλλα γαλαξιακά φαινόμενα, και το νέο μοντέλο θα μας προσφέρει το βασικό πλαίσιο για την κατανόηση αυτών των σπάνιων γεγονότων».
Στους περισσότερους γαλαξίες, οι SMBH δεν καταναλώνουν ενεργά κανένα υλικό και ως εκ τούτου δεν εκπέμπουν φως, το οποίο τα διακρίνει από τους γαλαξίες που έχουν Active Galactic Nuclei (AGNs). Τα περιστατικά παλιρροιακής διαταραχής είναι συνεπώς σπάνια, συμβαίνουν μόνο μία φορά κάθε 10.000 χρόνια σε έναν τυπικό γαλαξία. Ωστόσο, όταν ένα αστέρι διαλύεται, έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση μιας έντονης ποσότητας ακτινοβολίας. Όπως εξήγησε ο Δρ Dai:
«Είναι ενδιαφέρον να δούμε πώς τα υλικά μπαίνουν στη μαύρη τρύπα κάτω από τόσο ακραίες συνθήκες. Καθώς η μαύρη τρύπα τρώει το αστρικό αέριο, εκπέμπεται τεράστια ποσότητα ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία είναι αυτό που μπορούμε να παρατηρήσουμε και χρησιμοποιώντας την μπορούμε να κατανοήσουμε τη φυσική και να υπολογίσουμε τις ιδιότητες της μαύρης τρύπας. Αυτό το καθιστά εξαιρετικά ενδιαφέρον να πηγαίνετε κυνήγι για γεγονότα παλιρροιακής διαταραχής. "
Τα τελευταία χρόνια, έχουν εντοπιστεί μερικές δεκάδες υποψήφιοι για συμβάντα παλιρροιακής διαταραχής (TDEs) χρησιμοποιώντας οπτικές και υπεριώδεις μεταβατικές έρευνες ευρείας περιοχής καθώς και τηλεσκόπια ακτίνων Χ. Ενώ η φυσική αναμένεται να είναι η ίδια για όλα τα TDEs, οι αστρονόμοι σημείωσαν ότι φαίνεται να υπάρχουν μερικές διαφορετικές κατηγορίες TDE. Ενώ ορισμένοι εκπέμπουν κυρίως ακτίνες Χ, άλλοι εκπέμπουν κυρίως ορατό και υπεριώδες φως.
Ως αποτέλεσμα, οι θεωρητικοί αγωνίστηκαν να κατανοήσουν τις διαφορετικές ιδιότητες που παρατηρήθηκαν και να δημιουργήσουν ένα συνεκτικό μοντέλο που μπορεί να τα εξηγήσει όλα. Για χάρη του μοντέλου τους, η Δρ Dai και οι συνεργάτες της συνδύασαν στοιχεία από τη γενική σχετικότητα, τα μαγνητικά πεδία, την ακτινοβολία και την υδροδυναμική του αερίου. Η ομάδα βασίστηκε επίσης σε υπερσύγχρονα υπολογιστικά εργαλεία και σε μερικά πρόσφατα αποκτούμενα μεγάλα συγκροτήματα υπολογιστών που χρηματοδοτήθηκαν από το Ίδρυμα Villum για τον Jens Hjorth (επικεφαλής του DARK Cosmology Center), το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ και τη NASA.
Χρησιμοποιώντας το μοντέλο που προέκυψε, η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι είναι η γωνία θέασης του παρατηρητή που αντιπροσωπεύει τις διαφορές στην παρατήρηση. Ουσιαστικά, διαφορετικοί γαλαξίες προσανατολίζονται τυχαία σε σχέση με τους παρατηρητές στη Γη, οι οποίοι βλέπουν διαφορετικές πτυχές των TDE ανάλογα με τον προσανατολισμό τους. Όπως εξήγησε ο Ramirez-Ruiz:
«Είναι σαν να υπάρχει ένα πέπλο που καλύπτει μέρος ενός θηρίου. Από κάποιες γωνίες βλέπουμε ένα εκτεθειμένο θηρίο, αλλά από άλλες οπτικές βλέπουμε ένα καλυμμένο θηρίο. Το θηρίο είναι το ίδιο, αλλά οι αντιλήψεις μας είναι διαφορετικές. "
Τα επόμενα χρόνια, ορισμένα προγραμματισμένα ερευνητικά έργα αναμένεται να παρέχουν πολύ περισσότερα δεδομένα σχετικά με τα TDEs, τα οποία θα βοηθήσουν στην επέκταση του πεδίου έρευνας σχετικά με αυτά τα φαινόμενα. Αυτές περιλαμβάνουν την προσωρινή έρευνα Young Supernova Experiment (YSE), η οποία θα διευθύνεται από το Κέντρο Κοσμολογίας DARK στο Ινστιτούτο Niels Bohr και το UC Santa Cruz και τα Τηλεσκόπια Μεγάλων Συνοπτικών Ερευνών (LSST) που κατασκευάζονται στη Χιλή.
Σύμφωνα με τον Δρ Dai, αυτό το νέο μοντέλο δείχνει τι μπορούν να περιμένουν οι αστρονόμοι όταν βλέπουν TDE από διαφορετικές οπτικές γωνίες και θα τους επιτρέψει να ταιριάξουν διαφορετικά γεγονότα σε ένα συνεκτικό πλαίσιο. «Θα παρατηρήσουμε εκατοντάδες έως χιλιάδες περιστατικά παλιρροϊκής διαταραχής σε λίγα χρόνια», είπε. "Αυτό θα μας δώσει πολλά" εργαστήρια "για να δοκιμάσουμε το μοντέλο μας και να το χρησιμοποιήσουμε για να κατανοήσουμε περισσότερα σχετικά με τις μαύρες τρύπες."
Αυτή η βελτιωμένη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι μαύρες τρύπες καταναλώνουν περιστασιακά αστέρια θα παρέχουν επίσης πρόσθετες δοκιμές για γενική σχετικότητα, έρευνα βαρυτικών κυμάτων και θα βοηθήσουν τους αστρονόμους να μάθουν περισσότερα για την εξέλιξη των γαλαξιών.
