Uusi malli kertoo, mitä näemme mustan aukon ahmaistessa tähden

Liian lähelle supermassiivista mustaa aukkoa joutuva tähti hajoaa vuorovesivoimien vaikutuksesta ja saa aikaan voimakkaan välähdyksen. Teoreetikot ovat nyt selvittäneet, miksi sama ilmiö näyttää eri galakseissa niin erilaiselta.

Tähden silpoutumista kutsutaan vuorovesihajoamiseksi (tidal disruption event eli TDE). Mustan aukon valtaisa gravitaatio kohdistuu lähelle ajautuneen tähden eri osiin erilaisilla voimakkuuksilla, jolloin tähti repeytyy hajalle.

"Kutakuinkin vasta kuluneen vuosikymmenen aikana olemme pystyneet erottamaan TDE-tapaukset muista galaktisista ilmiöistä. Uusi malli antaa meille perusteet ymmärtää näitä harvinaisia tapahtumia", kertoo Enrico Ramirez-Ruiz, joka toimii professorina sekä Kalifornian yliopistossa (Santa Cruz) että Kööpenhaminan yliopistossa.

Useimpien galaksien keskellä piileksivä musta aukko elelee hissuksiin eikä ime ainetta sisuksiinsa. Siksi niiden lähettyviltä ei myöskään tule säteilyä. TDE-tapaukset ovat harvinaisia, sillä tyypillisessä galaksissa sellainen tapahtuu vain noin 10 000 vuoden välein. Jos mustaan aukkoon kuitenkin päätyy tähti, se "ylensyö" ja lähettää voimakasta säteilyä.

"On mielenkiintoista nähdä, miten aine kulkeutuu mustaan aukkoon äärimmäisissä olosuhteissa", toteaa tutkimusta johtanut apulaisprofessori Jane Lixin Dai.

"Mustan aukon ahmiessa tähden kaasua vapautuu suuri määrä säteilyä. Kun havaitsemme tuota säteilyä, se auttaa meitä ymmärtämään fysiikkaa ja määrittämään mustan aukon ominaisuuksia. Siksi TDE-tapausten metsästys on äärimmäisen kiinnostavaa."

Vaikka kaikki tapaukset noudattavat oletettavasti samanlaista fysiikkaa, toistaiseksi havaituissa parissa tusinassa kohteessa niiden ominaisuuksissa on todettu esiintyvän suuria vaihteluja.

Jotkut lähettävät pääasiassa röntgensäteilyä, joistakin puolestaan tulee enimmäkseen näkyvää valoa ja ultraviolettisäteilyä. Teoreettisesti tällaista vaihtelua on ollut hankala ymmärtää ja sen pohjalta on ollut vaikea laatia yhtenäistä mallia.


Juttu jatkuu mainoksen jälkeen

Uuden mallin mukaan eroavaisuudet selittyvät havaintosuunnalla. Galaksit ovat Maahan nähden sattumanvaraisissa asennoissa, jolloin tarkastelemme TDE-tapauksia aina eri kulmista.

"Se on kuin harso, joka peittää osan pedosta", Ramirez-Ruiz havainnollistaa. "Joistakin kulmista näemme sen kokonaan, mutta muista suunnista näemme verhotun pedon. Se on aina samanlainen, mutta havaintomme siitä ovat erilaisia."

Dai yhdisti kollegoidensa kanssa mallissa yleistä suhteellisuusteoriaa, magneettikenttiä, säteilyä ja kaasun hydrodynamiikkaa. Se kertoo, mitä tähtitieteilijät voivat odottaa näkevänsä, kun TDE-tapauksia tarkastellaan eri suunnista, ja selittää, miten erilaiset ilmiöt liittyvät samanlaisiin tapahtumiin.

Tulevien kartoitushankkeiden toivotaan antavan paljon uutta havaintoaineistoa TDE-tapauksista, mikä helpottaa niiden tutkimusta.

"Muutaman vuoden kuluttua havaitsemme satoja, ellei tuhansia TDE-tapauksia. Ne muodostavat suuren määrän 'laboratorioita', joissa voimme testata mallia ja yrittää ymmärtää sen avulla paremmin mustia aukkoja", Dai arvioi.

Tutkimuksesta kerrottiin Kalifornian yliopiston (Santa Cruz) uutissivuilla ja se on julkaistu The Astrophysical Journal Letters -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Jane Lixin Dai



Juttuja samasta aiheesta