In het centrum van ons sterrenstelsel bevindt zich een superzwaar zwart gat (SMBH) dat bekend staat als Boogschutter A. Op basis van doorlopende waarnemingen hebben astronomen vastgesteld dat deze SMBH een diameter heeft van 44 miljoen km (27,34 miljoen mijl) en een geschatte massa heeft van 4,31 miljoen zonsmassa's. Af en toe zal een ster te dicht bij Sag A ronddwalen en uit elkaar worden gescheurd in een gewelddadig proces dat bekend staat als een gebeurtenis van getijdenverstoring (TDE).
Deze gebeurtenissen veroorzaken het vrijkomen van heldere straling, waardoor astronomen weten dat een ster is geconsumeerd. Helaas zijn astronomen al tientallen jaren niet in staat deze gebeurtenissen te onderscheiden van andere galactische verschijnselen. Maar dankzij een nieuwe studie van een internationaal team van astrofysici, hebben astronomen nu een uniform model dat recente waarnemingen van deze extreme gebeurtenissen verklaart.
De studie - die onlangs verscheen in de Astrophysical Journal Letters onder de titel "A Unified Model for Tidal Disruption Events" - werd geleid door Dr. Jane Lixin Dai, een fysicus bij het Dark Cosmology Center van het Niels Bohr Institute. Ze werd vergezeld door leden van het Joint Space-Science Institute van de University of Maryland en de University of California Santa Cruz (UCSC).
Enrico Ramirez-Ruiz - de professor en voorzitter van astronomie en astrofysica aan UC Santa Cruz, de Niels Bohr-professor aan de Universiteit van Kopenhagen, en co-auteur van het papier - legde uit in een UCSC-persbericht:
"Pas in de afgelopen tien jaar hebben we TDE's kunnen onderscheiden van andere galactische verschijnselen, en het nieuwe model zal ons het basiskader bieden om deze zeldzame gebeurtenissen te begrijpen."
In de meeste sterrenstelsels verbruiken SMBH's actief geen materiaal en zenden ze daarom ook geen licht uit, wat hen onderscheidt van sterrenstelsels met actieve galactische kernen (AGN's). Getijdenverstoringen zijn daarom zeldzaam en komen slechts eens in de 10.000 jaar voor in een typisch sterrenstelsel. Wanneer een ster echter uit elkaar wordt gescheurd, resulteert dit in het vrijkomen van een intense hoeveelheid straling. Zoals Dr. Dai uitlegde:
“Het is interessant om te zien hoe materialen onder zulke extreme omstandigheden in het zwarte gat terechtkomen. Terwijl het zwarte gat het stellaire gas opeet, wordt er een enorme hoeveelheid straling uitgezonden. De straling is wat we kunnen waarnemen en als we die gebruiken, kunnen we de fysica begrijpen en de eigenschappen van het zwarte gat berekenen. Dit maakt het buitengewoon interessant om op jacht te gaan naar getijdenverstoringen. ”
In de afgelopen jaren zijn enkele tientallen kandidaten voor getijdenverstoringsgebeurtenissen (TDE's) gedetecteerd met behulp van breedveld optische en UV-transiënte onderzoeken en röntgentelescopen. Hoewel verwacht wordt dat de fysica voor alle TDE's hetzelfde is, hebben astronomen opgemerkt dat er een paar verschillende klassen van TDE's lijken te bestaan. Terwijl sommigen voornamelijk röntgenstralen uitstralen, zenden anderen vooral zichtbaar en ultraviolet licht uit.
Dientengevolge hebben theoretici moeite gehad om de diverse waargenomen eigenschappen te begrijpen en een coherent model te creëren dat ze allemaal kan verklaren. Omwille van hun model combineerden Dr. Dai en haar collega's elementen uit algemene relativiteit, magnetische velden, straling en gashydrodynamica. Het team vertrouwde ook op state-of-the-art computationele tools en enkele recentelijk verworven grote computerclusters gefinancierd door de Villum Foundation voor Jens Hjorth (hoofd van DARK Cosmology Center), de Amerikaanse National Science Foundation en NASA.
Met behulp van het resulterende model concludeerde het team dat het de kijkhoek van de waarnemer is die de verschillen in observatie verklaart. In wezen zijn verschillende sterrenstelsels willekeurig georiënteerd ten opzichte van waarnemers op aarde, die verschillende aspecten van TDE's zien, afhankelijk van hun oriëntatie. Zoals Ramirez-Ruiz uitlegde:
'Het is alsof er een sluier is die een deel van een beest bedekt. Vanuit sommige hoeken zien we een blootgesteld beest, maar vanuit andere hoeken zien we een bedekt beest. Het beest is hetzelfde, maar onze perceptie is anders. '
De komende jaren wordt verwacht dat een aantal geplande enquêteprojecten veel meer gegevens over TDE's zullen opleveren, wat zal helpen het onderzoeksgebied naar dit fenomeen uit te breiden. Deze omvatten het tijdelijke onderzoek van het Young Supernova Experiment (YSE), dat zal worden geleid door het DARK Cosmology Centre van het Niels Bohr Institute en UC Santa Cruz, en de Large Synoptic Survey Telescopes (LSST) die in Chili worden gebouwd.
Volgens Dr. Dai laat dit nieuwe model zien wat astronomen kunnen verwachten bij het bekijken van TDE's vanuit verschillende hoeken en zullen ze hen in staat stellen om verschillende gebeurtenissen in een coherent kader in te passen. 'We zullen in een paar jaar honderden tot duizenden getijdenverstoringen waarnemen', zei ze. "Dit geeft ons veel‘ laboratoria ’om ons model te testen en het te gebruiken om meer te begrijpen over zwarte gaten."
Dit verbeterde begrip van hoe zwarte gaten af en toe sterren consumeren, zal ook aanvullende tests opleveren voor algemene relativiteitstheorie, gravitatiegolfonderzoek en astronomen helpen om meer te leren over de evolutie van sterrenstelsels.
