Событие приливного разрушения

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Событие приливного разрушения (tidal disruption event, TDE) (также известное как вспышка приливного разрушения[1]) представляет собой 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[править | править код]

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[править | править код]

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 Ф. Риз 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[править | править код]

Наконец, 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 кодовым именем 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[править | править код]

В сентябре 2016 года, команда из Университета науки и технологии Китая в Хэфэй, Аньхой, Китай объявил, что, используя данные, полученные телескопом НАСА WISE, было обнаружено событие приливного разрушения звезды в известной чёрной дыре. Другая команда Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, США, обнаружила три дополнительных события. В обоих случая, 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[править | править код]

  1. A.; Merloni. 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 : journal. — Oxford University Press, 2015. — Vol. 452. — P. 69. — doi:10.1093/mnras/stv1095. — Bibcode2015MNRAS.452...69M. — 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 (англ.) : journal. — 2013. — 11 June (vol. 43, no. 5—6). — P. 351—355. — doi:10.1007/s13538-013-0136-z. — Bibcode2013BrJPh..43..351G.
  5. Уилер,А. Я., 1971, Pontificae Акадо. Сеи. Скрипта Варя, 35, 539
  6. J.; Frank. Effects of massive black holes on dense stellar systems (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press, 1976. — Vol. 176, no. 3. — P. 633—647. — doi:10.1093/mnras/176.3.633. — Bibcode1976MNRAS.176..633F.
  7. B.; Carter. Pancake detonation of stars by black holes in galactic nuclei (англ.) // Nature : journal. — 1982. — Vol. 296, no. 5854. — P. 211—214. — doi:10.1038/296211a0. — Bibcode1982Natur.296..211C.
  8. B.; Carter. Tidal compression of a star by a large black hole. I Mechanical evolution and nuclear energy release by proton capture (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 1983. — Vol. 121, no. 1. — P. 97. — Bibcode1983A&A...121...97C.
  9. J. -P; Luminet. Dynamics of an Affine Star Model in a Black Hole Tidal Field (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1986. — Vol. 61. — P. 219. — doi:10.1086/191113. — Bibcode1986ApJS...61..219L.
  10. The ROSAT All Sky Survey.
  11. Gray. 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.
  12. Sjoert; van Velzen. Discovery of transient infrared emission from dust heated by stellar tidal disruption flares (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2016. — 15 September (vol. 829, no. 1). — doi:10.3847/0004-637X/829/1/19. — Bibcode2016ApJ...829...19V. — arXiv:1605.04304.
  13. Ning; Jiang. The Wide-field Infrared Survey Explorer Detection of an Infrared Echo in Tidal Disruption Event ASASSN-14li (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2016. — 1 September (vol. 828, no. 1). — doi:10.3847/2041-8205/828/1/L14. — Bibcode2016ApJ...828L..14J. — arXiv:1605.04640.

Ссылки[править | править код]


Внешние ссылки[править | править код]