Ogromna gwiazda została zniszczona przez gigantyczną czarną dziurę

Ilustracja artysty przedstawia następstwa „zdarzenia zakłócenia pływowego” (TDE) zwanego ASASSN-14li, podczas którego gwiazda została rozdrobniona po zbyt bliskim zbliżeniu się do supermasywnej czarnej dziury. Po rozerwaniu gwiazdy część jej gazu (czerwony) okrążyła czarną dziurę i wpadła do czarnej dziury, podczas gdy część gazu została wydmuchana przez wiatr (niebieski). Źródło: NASA/CXC/Uniwersytet Michigan/J. Miller i wsp.; Ilustracja: NASA/CXC/M.Weiss

• ogromny Czarna dziura W odległości 290 milionów lat świetlnych zniszczył dużą gwiazdę i wyrzucił jej kawałki w przestrzeń kosmiczną.
• NASAObserwatorium rentgenowskie Chandra Europejskiej Agencji Kosmicznej i Obserwatorium XMM-Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej poszukiwały informacji w następstwie tego zdarzenia.
• Dane rentgenowskie ujawniają względną ilość azotu w porównaniu do węgla w tym polu szczątków gwiazdowych.
• Porównanie z modelami pokazuje, że zniszczeniu uległa gwiazda trzykrotnie większa od masy Słońca, co czyni ją jednym z największych znanych „zdarzeń rozerwania pływowego”.

Korzystając z należącego do NASA Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra, Obserwatorium XMM-Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej i innych teleskopów, astronomowie ustalili, że supermasywna czarna dziura zniszczyła masywną gwiazdę i wyrzuciła jej zawartość w przestrzeń kosmiczną. Analizując szczegóły danych rentgenowskich, zespół był w stanie oszacować względną ilość azotu w porównaniu do węgla powstałą w następstwie ataku grawitacyjnego. Przedmioty te dostarczają badaczom cennych wskazówek na temat rodzaju gwiazdy, która zmarła.

Artystyczne przedstawienie wydarzenia

Ilustracja artysty (na górze artykułu) oddaje hołd „Wystąpiły zaburzenia pływowe(TDE) nosi nazwę ASASSN-14li i jest przedmiotem najnowszych badań. Kiedy gwiazda zbytnio zbliży się do supermasywnej czarnej dziury układu, potężna grawitacja rozrywa ją na kawałki. Fotografia tego artysty przedstawia następstwa tych zniszczeń. Po rozerwaniu gwiazdy część jej (czerwonego) gazu nadal krążyła wokół niej i opadała do czarnej dziury. Część gazu została wywiana przez wiatr (kolor niebieski).

Analiza przedmiotu

Naukowcy wykorzystali spektroskopię rentgenowską – czyli wykres jasności promieniowania rentgenowskiego w porównaniu z długością fali – z Chandry i XMM, aby zbadać pierwiastki tych wiatrów. Widmo Chandry pokazano na wstawce, gdzie dane są zaznaczone na niebiesko (linie faliste), a niepewności dla każdego punktu danych są niebieskimi pionowymi liniami. Widmo próbki pokazano na czerwono, z wykrytym azotem w przypadku spadku widma i brakiem węgla w przypadku podświetlonego braku kropli.

Widmo rentgenowskie, Chandra. Źródło: NASA/CXC/Uniwersytet Michigan/J. Miller i wsp.; Ilustracja: NASA/CXC/M.Weiss

Ilość azotu i maksymalna ilość węgla, która może umknąć wykryciu, zapewniają minimalną wartość stosunku azotu do węgla zgodną z danymi. Wartość ta wskazuje, że rozdrobniona gwiazda w ASASSN-14li ma masę około trzy razy większą od Słońca. Oznaczałoby to, że byłaby to jedna z największych gwiazd, o jakich kiedykolwiek wiadomo, że uległa zniszczeniu w wyniku TDE.

Kontekst historyczny i implikacje na przyszłość

ASASSN-14li została po raz pierwszy wykryta w listopadzie 2014 roku przez teleskopy naziemne, kiedy zdano sobie sprawę, że jest to TDE najbliżej Ziemi od około dziesięciu lat. Od tego czasu wiele teleskopów, w tym Chandra, obserwowało ten układ.

Oprócz niezwykłych rozmiarów niszczyciela gwiazd i możliwości przeprowadzania szczegółowych analiz kryminalistycznych, ASASSN-14li jest również ekscytujący ze względu na znaczenie dla przyszłych badań. Astronomowie widzieli gwiazdy o średniej masie, takie jak ASASSN-14li, w gromadzie gwiazd zawierającej supermasywną czarną dziurę w centrum naszej galaktyki. Dlatego też możliwość oszacowania mas gwiazd zakłócanych przez pływy potencjalnie umożliwiłaby astronomom określenie obecności gromad gwiazd wokół supermasywnych czarnych dziur w odległych galaktykach.

Do czasu tych badań istniało duże prawdopodobieństwo, że pierwiastki wykryte w promieniach rentgenowskich mogły pochodzić z gazu wyrzuconego podczas poprzednich eksplozji z supermasywnej czarnej dziury. Jednakże układ analizowanych tutaj pierwiastków wydaje się pochodzić z pojedynczej gwiazdy.

Odniesienie: „Dowody na masywne zaburzenia gwiazdowe w widmie rentgenowskim ASASSN-14li” autorstwa: John M. Miller, Brenna Moakler, Enrico Ramirez-Ruiz, Paul A. Dragis, Jeremy J. Drake, John Raymond, Mark T. Reynolds, Chen Xiang, Saul Bin-yun i Abdel-Rahman Al-Zoghbi, 21 sierpnia 2023 r., dostępne tutaj. the Listy do dzienników astrofizycznych.
doi: 10.3847/2041-8213/ace03c

Artykuł opisujący te wyniki został opublikowany w Listy do dzienników astrofizycznych. Autorami są John M. Miller (Uniwersytet Michigan, Ann Arbor), Brenna Moakler (Obserwatoria Carnegie), Enrico Ramirez-Ruiz (Uniwersytet Kalifornijski w Santa Cruz), Paul Dragis (Uniwersytet Michigan), Jeremy Drake (Centrum Astrofizyki) | Harvardu i Smithsonian), Johna Raymonda (Cfa), Mark Reynolds (Uniwersytet Michigan), Chen Xiang (Uniwersytet Michigan), Saul Bin Yun (Uniwersytet Michigan) i Abdul Rahman Al-Zoghbi (Uniwersytet Maryland).

Centrum Lotów Kosmicznych im. Marshalla zarządza programem Chandra. Centrum rentgenowskie Chandra w Smithsonian Astrophysical Observatory kontroluje operacje naukowe z Cambridge w stanie Massachusetts i operacje lotnicze z Burlington w stanie Massachusetts.