I midten af vores galakse ligger et Supermassive Black Hole (SMBH) kendt som Skytten A. Baseret på igangværende observationer har astronomer bestemt, at denne SMBH måler 44 millioner km (27,34 millioner mi) i diameter og har en estimeret masse på 4,31 millioner solmasser. Lejlighedsvis vil en stjerne vandre for tæt på Sag A og blive revet fra hinanden i en voldelig proces, kendt som en tidevandsforstyrrelse (TDE).
Disse begivenheder forårsager frigivelse af lysstråler med stråling, som lader astronomer vide, at en stjerne er blevet fortæret. Desværre har astronomer i årtier ikke været i stand til at skelne disse begivenheder fra andre galaktiske fænomener. Men takket være en ny undersøgelse fra et internationalt team af astrofysikere har astronomer nu en samlet model, der forklarer nylige observationer af disse ekstreme begivenheder.
Undersøgelsen - som for nylig dukkede op i Astrofysiske tidsskriftsbreve under titlen "En samlet model for begivenheder i tidevandets forstyrrelser" - blev ledet af Dr. Jane Lixin Dai, en fysiker ved Niels Bohr Instituttets Dark Cosmology Center. Hun blev sammen med medlemmer fra University of Marylands Joint Space-Science Institute og University of California Santa Cruz (UCSC).
Som Enrico Ramirez-Ruiz - professoren og formanden for astronomi og astrofysik ved UC Santa Cruz, Niels Bohr-professoren ved Københavns Universitet og en medforfatter på papiret - forklarede i en UCSC-pressemeddelelse:
”Først i det sidste årti har vi været i stand til at skelne TDE'er fra andre galaktiske fænomener, og den nye model vil give os de grundlæggende rammer for at forstå disse sjældne begivenheder.”
I de fleste galakser forbruger SMBH'er ikke aktivt noget materiale og udsender derfor ikke noget lys, hvilket adskiller dem fra galakser, der har Active Galactic Nuclei (AGN'er). Begivenheder i tidevandsforstyrrelser er derfor sjældne og forekommer kun en gang ca. hvert 10.000 år i en typisk galakse. Når en stjerne dog bliver revet fra hinanden, resulterer det i frigivelsen af en intens mængde stråling. Som Dr. Dai forklarede:
”Det er interessant at se, hvordan materialer kommer sig ind i det sorte hul under så ekstreme forhold. Idet det sorte hul spiser den stjernegas, udsendes en enorm mængde stråling. Strålingen er hvad vi kan observere, og ved hjælp af den kan vi forstå fysikken og beregne det sorte hul egenskaber. Dette gør det ekstremt interessant at gå på jagt efter begivenheder i tidevandsforstyrrelser. ”
I de sidste par år er et par dusin kandidater til tidevandsforstyrrelsesbegivenheder (TDE'er) blevet påvist ved hjælp af videfelt-optiske og UV-forbigående undersøgelser samt røntgen-teleskoper. Mens fysikken forventes at være den samme for alle TDE'er, har astronomer bemærket, at et par forskellige klasser af TDE'er ser ud til at eksistere. Mens nogle udsender for det meste røntgenstråler, udsender andre for det meste synligt og ultraviolet lys.
Som et resultat har teoretikere kæmpet for at forstå de forskellige egenskaber, der er observeret, og skabe en sammenhængende model, der kan forklare dem alle. Af hensyn til deres model kombinerede Dr. Dai og hendes kolleger elementer fra generel relativitet, magnetiske felter, stråling og gashydrodynamik. Holdet var også afhængig af avancerede beregningsværktøjer og nogle nyligt erhvervede store computerklynger finansieret af Villum Foundation til Jens Hjorth (leder af DARK Cosmology Center), U.S. National Science Foundation og NASA.
Ved hjælp af modellen, der resulterede, konkluderede teamet, at det er observatørens synsvinkel, der redegør for forskellene i observation. I det væsentlige er forskellige galakser orienteret tilfældigt med hensyn til observatører på Jorden, der ser forskellige aspekter af TDE'er afhængigt af deres orientering. Som Ramirez-Ruiz forklarede:
”Det er som om der er et slør, der dækker en del af et udyr. Fra nogle vinkler ser vi et blottet dyr, men fra andre vinkler ser vi et overdækket dyr. Dyret er det samme, men vores opfattelse er forskellige. ”
I de kommende år forventes et antal planlagte undersøgelsesprojekter at give langt flere data om TDE'er, hvilket vil hjælpe med at udvide forskningsfeltet til dette fænomen. Disse inkluderer Young Supernova Experiment (YSE) kortvarig undersøgelse, som vil blive ledet af DARK Cosmology Center ved Niels Bohr Institute og UC Santa Cruz, og de store synoptiske undersøgelseskikker (LSST), der er bygget i Chile.
Ifølge Dr. Dai viser denne nye model, hvad astronomer kan forvente at se, når de ser TDE'er fra forskellige vinkler og vil give dem mulighed for at passe forskellige begivenheder i en sammenhængende ramme. ”Vi vil observere hundreder til tusinder af tidevannsforstyrrelser i løbet af få år,” sagde hun. "Dette vil give os en masse 'laboratorier' til at teste vores model og bruge den til at forstå mere om sorte huller."
Denne forbedrede forståelse af, hvordan sorte huller lejlighedsvis forbruger stjerner, vil også give yderligere test til generel relativitet, gravitationsbølgeforskning og hjælpe astronomer med at lære mere om galakernes udvikling.
