Bu animasyon, bir ‘gelgit bozulma olayı’ sırasında süper kütleli bir kara delik tarafından emilirken spagettileşme yaşayan bir yıldızı tasvir ediyor. ESO’nun Çok Büyük Teleskopu ve ESO’nun Yeni Teknoloji Teleskopu yardımıyla yapılan yeni bir çalışmada, gökbilimcilerden oluşan bir ekip, bir kara deliğin bir yıldızı yuttuğunda, dışarıya doğru güçlü bir malzeme patlaması başlatabileceğini buldu. Kredi: ESO/M. Kornmesser
2019 gelgit bozulmasındaki yıldızın kütlesinin çoğu, gizlenen simetrik bulutta sona erdi. Kara delik.
2019’da gökbilimciler, devasa bir kara deliğe çok yaklaştıktan sonra parçalanan veya “spagetti haline gelen” bir yıldızın bugüne kadarki en yakın örneğini gözlemlediler.
Güneş benzeri bir yıldızın kendisinden 1 milyon kat daha büyük kütleli bir kara delik tarafından meydana gelen bu gelgit bozulması, Dünya’dan 215 milyon ışıkyılı uzaklıkta gerçekleşti. Neyse ki, bu, gökbilimcilerin yeterince parlak olduğu ilk olaydı. Kaliforniya Üniversitesi, Berkeleyyıldızın parçalanmasından sonra ne olduğu hakkında daha fazla bilgi edinmek için yıldız ölümünden gelen optik ışığı, özellikle ışığın polarizasyonunu inceleyebilir.
“Bu, gelgitle spagettileşmiş bir yıldızın etrafındaki gaz bulutunun şeklini ilk kez çıkaran kimse.” – Alex Filippenko
8 Ekim 2019’daki gözlemleri, yıldızın malzemesinin çoğunun yüksek hızda – saniyede 10.000 kilometreye (saatte 22 milyon mil) kadar – havaya uçtuğunu ve yüksek yıldızların çoğunu bloke eden küresel bir gaz bulutu oluşturduğunu gösteriyor. kara delik yıldızın geri kalanını yutarken üretilen enerji emisyonları.
Daha önce, AT2019qiz adı verilen patlamadan kaynaklanan diğer optik ışık gözlemleri, yıldızın maddesinin çoğunun güçlü bir rüzgarda dışa doğru savrulduğunu ortaya çıkardı. Bununla birlikte, olayın en parlak olduğu sırada görünür veya optik dalga boylarında esasen sıfır olan ışığın polarizasyonuna ilişkin yeni veriler, gökbilimcilere bulutun büyük olasılıkla küresel olarak simetrik olduğunu gösteriyor.
UC Berkeley astronomi profesörü ve araştırma ekibinin bir üyesi olan Alex Filippenko, “Bu, gelgitle spagettileşmiş bir yıldızın etrafındaki gaz bulutunun şeklini ilk kez çıkaran kişidir” dedi.
Bulgular, gökbilimcilerin neden bugüne kadar gözlemlenen düzinelerce gelgit bozulma olayının çoğundan X-ışınları gibi yüksek enerjili radyasyon görmediklerine dair bir yanıtı destekliyor: Yıldızdan kopan malzeme tarafından üretilen X-ışınları ve kara deliğin etrafındaki bir toplanma diskine sürüklenerek içeriye düşmeden önce, kara delikten gelen güçlü rüzgarlar tarafından dışa doğru üflenen gaz tarafından görüş alanı kapatılır.
Bir yıldız (kırmızı iz) bir kara deliğe (solda) çok yaklaşırsa, yoğun yerçekimi tarafından parçalanabilir veya spagetti olabilir. Yıldızın maddesinin bir kısmı, bir kanalizasyondan akan su gibi kara deliğin etrafında dönerek bol X-ışınları (mavi) yayar. Bu sözde gelgit bozulma olaylarıyla ilgili son araştırmalar, yıldız gazının önemli bir bölümünün kara delikten gelen yoğun rüzgarlar tarafından dışa doğru üflendiğini, bazı durumlarda yığılma diskini ve içinde meydana gelen yüksek enerjili olayları gizleyen bir bulut oluşturduğunu gösteriyor. . Kredi: NASA/CXC/M. Weiss
UC Berkeley lisansüstü öğrencisi Kishore Patra, çalışmanın baş yazarı, “Bu gözlem, teorik olarak önerilen bir çözüm sınıfını dışlıyor ve bize bir kara deliğin etrafındaki gaza ne olduğu konusunda daha güçlü bir kısıtlama sağlıyor” dedi. “İnsanlar bu olaylardan çıkan başka rüzgar kanıtları görüyorlardı ve bence bu kutuplaşma çalışması, yeterli miktarda rüzgar olmadan küresel bir geometri elde edemeyeceğiniz anlamında bu kanıtı kesinlikle daha güçlü kılıyor. Buradaki ilginç gerçek şu ki, yıldızda içe doğru dönen malzemenin önemli bir kısmı sonunda kara deliğe düşmez – kara delikten uçup gider.”
Polarizasyon simetriyi ortaya çıkarır
Birçok teorisyen, yıldız kalıntılarının bozulmadan sonra eksantrik, asimetrik bir disk oluşturduğunu varsaymıştır. Bununla birlikte, eksantrik bir diskin nispeten yüksek derecede bir polarizasyon göstermesi beklenir, bu da toplam ışığın belki de birkaç yüzdesinin polarize olduğu anlamına gelir. Bu, bu gelgit bozulma olayı için gözlenmedi.
UC Berkeley astronomi yardımcı doçenti ekip üyesi Wenbin Lu, “Süper kütleli bir kara deliğin yapabileceği en çılgın şeylerden biri, muazzam gelgit kuvvetleriyle bir yıldızı parçalamaktır” dedi. “Bu yıldız gelgit bozulma olayları, gökbilimcilerin galaksilerin merkezlerinde süper kütleli kara deliklerin varlığını bilmelerinin ve özelliklerini ölçmelerinin çok az yolundan biridir. Bununla birlikte, bu tür olayları sayısal olarak simüle etmenin aşırı hesaplama maliyeti nedeniyle, gökbilimciler bir gelgit kesintisinden sonraki karmaşık süreçleri hala anlamıyorlar.”
Ekim gözleminden 29 gün sonra 6 Kasım’da yapılan ikinci bir gözlem seti, ışığın çok hafif polarize olduğunu, yaklaşık %1 olduğunu ortaya çıkardı ve bu, bulutun kara deliğin etrafındaki asimetrik gaz yapısını ortaya çıkaracak kadar inceldiğini düşündürdü. Her iki gözlem de, tam optik spektrum üzerinde ışığın polarizasyonunu belirleyebilen bir araç olan Kast spektrografı ile donatılmış, San Jose, California yakınlarındaki Lick Gözlemevi’ndeki 3 metrelik Shane teleskopundan geldi. Işık, gaz bulutundaki elektronları saçarken polarize olur – elektrik alanı esas olarak bir yönde titreşir.
“Toplanma diski, ışığının çoğunu X-ışınlarında yayacak kadar sıcaktır, ancak bu ışığın bu buluttan gelmesi gerekir ve bu buluttan kaçmadan önce ışığın birçok saçılması, emilmesi ve yeniden yayılması vardır. dedi Patra. “Bu süreçlerin her biri ile ışık, foton enerjisinin bir kısmını kaybederek ultraviyole ve optik enerjilere kadar iner. Son saçılma daha sonra fotonun polarizasyon durumunu belirler. Böylece, polarizasyonu ölçerek, son saçılımın gerçekleştiği yüzeyin geometrisini çıkarabiliriz.”
Patra, bu ölüm döşeği senaryosunun yalnızca normal gelgit bozulmaları için geçerli olabileceğini, göreli madde jetlerinin kara deliğin kutuplarından dışarı atıldığı “tuhaf toplar” için geçerli olmadığını belirtti. Bu olaylardan elde edilen ışığın polarizasyonunun yalnızca daha fazla ölçümü bu soruyu yanıtlayacaktır.
“Kutuplaşma çalışmaları çok zorlu ve çok az insan bunu kullanmak için dünya çapında teknikte yeterince bilgili” dedi. “Yani, burası gelgit bozulma olayları için keşfedilmemiş bir bölge.”
Patra, Filippenko, Lu ve UC Berkeley araştırmacısı Thomas Brink, yüksek lisans öğrencisi Sergiy Vasylyev ve doktora sonrası araştırmacı Yi Yang, dergide yayınlanan bir makalede gözlemlerini bildirdiler. Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri.
Dünya’nın yörüngesinden 100 kat daha büyük bir bulut
UC Berkeley araştırmacıları, polarize ışığın, yıldızdan Dünya’dan güneşten 100 kat daha uzakta, yaklaşık 100 astronomik birim (au) yarıçaplı küresel bir bulutun yüzeyinden yayıldığını hesapladı. Yaklaşık 30 au’de bir bölgeden yayılan sıcak gazdan bir optik ışıma.
2019 spektropolarimetrik gözlemleri – ışığın birçok dalga boyunda polarizasyonu ölçen bir teknik – Eridanus takımyıldızındaki sarmal bir gökadada bulunan bir gelgit bozulması olan AT2019qiz’e aitti. Ekim ayında tüm spektrumun sıfır polarizasyonu, küresel olarak simetrik bir gaz bulutunu gösterir – tüm polarize fotonlar birbirini dengeler. Kasım ölçümlerindeki hafif kutuplaşma, küçük bir asimetriye işaret ediyor. Bu gelgit bozulmaları çok uzakta, uzak galaksilerin merkezlerinde meydana geldiğinden, yalnızca bir ışık noktası olarak görünürler ve kutuplaşma, nesnelerin şekillerinin birkaç göstergesinden biridir.
Filippenko, “Bu bozulma olayları o kadar uzakta ki onları gerçekten çözemezsiniz, bu yüzden olayın geometrisini veya bu patlamaların yapısını çalışamazsınız.” Dedi. “Ancak polarize ışığı incelemek, maddenin o patlamadaki dağılımı veya bu durumda, bu kara deliğin etrafındaki gazın – ve muhtemelen yığılma diskinin – nasıl şekillendiği hakkında bazı bilgiler çıkarmamıza yardımcı oluyor.”
Referans: Kishore C Patra, Wenbin Lu, Thomas G Brink, Yi Yang, Alexei V Filippenko ve Sergiy S Vasylyev tarafından “2019qiz’de gelgit bozulma olayının spektropolarimetrisi: yarı küresel bir yeniden işleme katmanı”, 24 Haziran 2022, Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stac1727
Çalışma, UC Berkeley Miller Bilimde Temel Araştırma Enstitüsü, Christopher R. Redlich Fonu, Sunil Nagaraj, Landon Noll, Sandy Otellini, Gary ve Cynthia Bengier, Clark ve Sharon Winslow, Sandy Robertson ve Stephen Nelson tarafından desteklendi. Lick Observatory’deki araştırma, Google’ın cömert bir hediyesi ile kısmen destekleniyor. Lick Gözlemevi’nin C. Donald Shane 3 metrelik teleskobu üzerindeki Kast spektrografının Brad Holden liderliğindeki büyük bir yükseltmesi, Heising-Simons Vakfı, William ve Marina Kast ve California Üniversitesi Gözlemevleri’nden gelen cömert hediyeler sayesinde mümkün oldu.