Инфракрасный поиск обнаружил большое скопление черных дыр, разрушающих звезды

Практически все в космосе может стать потенциальной пищей для сверхмассивной черной дыры, включая целые звезды. Даже звезды крупнее нашего Солнца могут стать жертвой сильной гравитации черной дыры и затянуться в ее расширяющуюся пасть. Это ужасающее явление, но как часто оно случается на самом деле?

События приливных возмущений (TDE) — когда приливные силы черной дыры подавляют гравитацию звезды и разрывают ее на части. Считается, что это произошло Раз в 10 000–100 000 лет в любой галактике. TDE можно обнаружить по огромному количеству энергии, которую они выделяют. Хотя их наблюдения все еще очень редки, международная группа исследователей обнаружила 18 из них, которые не были обнаружены в ходе предыдущих поисков. Почему?

Многие TDE можно найти в пыльных галактиках. Пыль блокирует многие длины волн излучения, от световых лучей до рентгеновских лучей, но длинные инфракрасные волны менее подвержены рассеянию и поглощению. Когда команда исследовала галактики в инфракрасном диапазоне, они обнаружили 18 TDE, которые ранее ускользали от астрономов.

Скрытый на виду

На сегодняшний день большинство приливных возмущений обнаружено в оптическом и рентгеновском диапазонах. Поиски TDE, которые излучают оптическое (то есть видимый свет) и рентгеновское излучение, привели к увеличению количества открытий TDE в 2000-х годах. Эти методы все еще могут обнаружить некоторые TDE, но не все. Проблема в том, что оба типа излучения имеют короткие длины волн, которые легко рассеиваются и поглощаются пылью, затемняя объекты и явления в любых богатых пылью галактиках.

Сверхмассивная черная дыра в центре галактики является причиной TDE. Пыль и газ в аккреционном диске черной дыры не способствуют обнаружению.

Большинство TDE, обнаруженных исследовательской группой, ранее не были обнаружены в оптическом диапазоне. Мудрец или невиз Миссия инфракрасной обсерватории. Когда они искали эти события в данных миссий НАСА WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) и NEOWISE, а также в данных других миссий, таких как eROSITA All-Sky Survey SRG, оптические и рентгеновские диапазоны оказались не слишком заметными. . И только когда исследователи посмотрели на данные WISE/NEOWISE среднего инфракрасного диапазона, они обнаружили скрытые TDE.

В другом свете

События приливных возмущений, которые можно наблюдать только в инфракрасном диапазоне, имеют огромные последствия для фактического количества TDE, обнаруженного там, которое трудно оценить на основе данных, обнаруженных только в оптическом и рентгеновском диапазонах. Это также решает загадку того, почему в звездообразующих галактиках, которые, как правило, богаты пылью, нет TDE.

18 недавно обнаруженных событий включают в себя то, что сейчас является самым близким из известных TDE к Земле. Он расположен в особенно пыльной галактике, в которой происходит звездообразование, и увидеть ее было бы невозможно без инфракрасных наблюдений.

Звездообразование повлияло на то, где астрономы ищут TDE. До сих пор галактики, которые больше не образовывали звезд, считались идеальными местами для поиска TDE, поскольку в них было мало пыли. Поскольку звезды рождаются в массивных облаках пыли и газа, казалось, что в звездообразующих галактиках не было TDE, когда они наблюдались на более коротких волнах. Это объясняет, почему TDE, скорее всего, происходит в галактиках, где звездообразование прекратилось или почти прекратилось.

Большую часть времени пыль может мешать, но у нее есть одна особенность, которая помогла исследователям найти некоторые ранее неизвестные TDE. Огромное количество тепла выделяется, когда звезды измельчаются сверхмассивными черными дырами. Эхо пыли Они возникают, когда частицы пыли нагреваются и испускают излучение, обычно инфракрасное. Эти отражения пыли также могут помочь обнаружить скрытые TDE.

Инфракрасное обнаружение многих TDE также, вероятно, ответит на вопрос «недостающей энергии». Теоретически ожидается, что TDE будут производить больше энергии, чем мы наблюдали, так куда же пошла остальная часть этой энергии? Исследователи, открывшие новые TDE, предполагают, что впечатление потери энергии возникло из-за нашей неспособности наблюдать излучение, блокируемое пылью и газом – потерь энергии не было; Он просто остался незамеченным.

Оказывается, TDE могут быть не такими редкими, как мы думали. Вскоре они также могут стать менее неуловимыми. Астрономы получат более четкое представление об обитателях после того, как будущие исследования, такие как Legacy Survey of Space and Time (LSST) в обсерватории Веры Рубин, будут искать их с помощью инфракрасного видения. Столь мощные исследования могут ежегодно обнаруживать сотни, даже тысячи TDE.

«Эта работа представляет собой чистейший образец [infrared]— На данный момент выбраны TDE», — сообщила исследовательская группа A. Стади Недавно опубликовано в Астрофизическом журнале. «Таким образом, это дает новое представление о структуре населения TDE в локальной вселенной и позволяет нам исследовать свойства класса TDE, которые ранее упускались из виду».

Астрофизический журнал, 2024. DOI: 10.3847/1538-4357/ad18bb