Lumina polarizată dezvăluie soarta finală a stelei „Spaghetti” printr-o gaură neagră

Când astronomii au observat pentru prima dată o stea mărunțită, sau „spaghete”, după ce s-au apropiat foarte mult de o gaură neagră supermasivă în 2019, ei au stabilit că o mare parte din materialul stelei a fost împușcat în afară în vânturi puternice de lumină optică emisă de explozie. . Acum, astronomii de la Universitatea din California, Berkeley (UCB) au analizat polarizarea acelei lumini pentru a determina că norul era probabil simetric sferic, adăugând mai multe dovezi pentru acele vânturi puternice.

„Este prima dată când cineva a dedus forma unui nor de gaz în jurul unei stele de maree”, a spus el. Coautorul Alex Filippenko a spus:, astronom UCB. Cele mai recente rezultate au apărut în ultima lucrare Publicat în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

așa cum suntem am mentionat mai devreme, un obiect care trece dincolo de orizontul de evenimente al unei găuri negre – inclusiv lumina – este înghițit și nu poate scăpa, deși găurile negre sunt, de asemenea, mâncători haotici. Aceasta înseamnă că o parte a substanței corpului este deja expulzată într-un jet puternic. Dacă acest obiect este o stea, atunci procesul de rupere (sau „ruptură”) de către forțele gravitaționale puternice ale găurii negre are loc în afara orizontului evenimentului, iar o parte din masa inițială a stelei este ejectată violent în exterior. Acesta poate fi modelat inelul rotativ al materialului (alias Disc de acumulare) în jurul găurii negre emitând raze X puternice și lumină vizibilă. Jeturile sunt o modalitate prin care astronomii pot deduce indirect existența unei găuri negre.

În 2018, au anunțat astronomii prima fotografie live O precipitație de la ruperea unei stele de către o gaură neagră de 20 de milioane de ori masa soarelui nostru într-o pereche de galaxii care se ciocnesc numite Arp 299, la aproximativ 150 de milioane de ani lumină de Pământ. Un an mai târziu, astronomii au înregistrat Chinurile morții finale O stea sfâșiată de o gaură neagră supermasivă într-un astfel de „eveniment de perturbare a mareelor(TDE), alias AT 2019qiz. Steaua cu aproximativ jumătate din masa sa alimentată – sau acumulată – s-a rupt într-o gaură neagră de un milion de ori masa Soarelui, iar cealaltă jumătate a fost ejectată în exterior.

Aceste explozii puternice de lumină sunt adesea ascunse în spatele unei perdele de praf și resturi interstelare, făcând dificil pentru astronomi să le studieze mai detaliat. Dar în 2019, qiz a fost descoperit la scurt timp după ce steaua a fost sfărâmată anul trecut, făcând mai ușor de studiat în detaliu, înainte ca perdeaua de praf și resturi să se formeze complet. Astronomii au făcut observații ulterioare în spectrul electromagnetic în următoarele șase luni, folosind mai multe telescoape din întreaga lume. Aceste observații au oferit primele dovezi directe că gazul care curge în timpul turbulențelor și acumulării produce emisii puternice de lumină și radio observate anterior.

Astronomii știu că lumina optică emisă are o ușoară polarizare de 1% pe baza observațiilor de la telescopul Shin de 3 metri de la Observatorul Lacului de lângă San Jose, California. Observatorul include un spectrometru pentru a determina polarizarea luminii optice. Lumina se poate polariza după ce electronii sunt împrăștiați în norul de gaz. Datorită cât de îndepărtat este acest TDE, de obicei apare doar ca un punct de lumină, iar polarizarea este una dintre puținele proprietăți care sugerează formele obiectelor.

conform Coautor Kishore Patra, mare parte din lumina emisă de discul de acreție ar fi început în sistemul de raze X, dar pe măsură ce trecea prin norul de gaz, această lumină a continuat să piardă energie datorită diferitelor împrăștieri, absorbții și reemisii, care în cele din urmă au dus la ea apărând în fotosistemul care guvernează. „Răspândirea finală determină apoi starea de polarizare a fotonului”, a spus Batra. „Deci, măsurând polarizarea, putem deduce geometria suprafeței unde are loc împrăștierea finală”.

Pe baza măsurătorilor de polarizare din octombrie 2019 care au arătat polarizare zero, oamenii de știință de la Berkeley au calculat că lumina provine dintr-un nor sferic cu o rază a suprafeței de aproximativ 100 de unități astronomice (au), sau de aproximativ 100 de ori mai mare decât orbita Pământului. Cu toate acestea, măsurătorile efectuate o lună mai târziu au relevat o polarizare de 1% a luminii, ceea ce indică faptul că norul s-a slăbit și căpătase o ușoară asimetrie.

„Această observație exclude o clasă de soluții care au fost propuse teoretic și ne oferă constrângeri mai puternice asupra a ceea ce se întâmplă cu gazul din jurul găurii negre.” spuse Batra. „Oamenii au văzut alte dovezi ale vântului care iese din aceste evenimente și cred că acest studiu al polarizării face cu siguranță această dovadă și mai puternică, în sensul că nu veți obține o geometrie sferică fără suficient vânt. Faptul interesant aici este că o mare parte a materiei din O stea care se învârte în spirală în interior nu cade în cele din urmă în gaura neagră, ci doar explodează departe de gaura neagră.”

DOI: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2022. 10.1093/Manras/Stiva 1727 (Despre DOI).