Gepolariseerd licht onthult het uiteindelijke lot van de “Spaghetti”-ster door een zwart gat

Toen astronomen voor het eerst een ster zagen versnipperd of “spaghetti”, nadat ze in 2019 heel dicht bij een superzwaar zwart gat waren gekomen, stelden ze vast dat een groot deel van het materiaal van de ster naar buiten werd geschoten in sterke wind van optisch licht dat door de explosie werd uitgezonden. . Nu hebben astronomen van de University of California, Berkeley (UCB) de polarisatie van dat licht geanalyseerd om te bepalen dat de wolk waarschijnlijk bolsymmetrisch was, wat meer bewijs voor die sterke wind toevoegt.

“Dit is de eerste keer dat iemand de vorm van een gaswolk rond een getijdenster heeft afgeleid”, zei hij. Co-auteur Alex Filippenko zei:, UCB-astronoom. De meest recente resultaten verschenen in laatste papier Gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

zoals we zijn Ik noemde eerder, een object dat voorbij de waarnemingshorizon van een zwart gat komt – inclusief licht – wordt opgeslokt en kan niet ontsnappen, ook al zijn zwarte gaten ook chaotische eters. Dit betekent dat een deel van de lichaamssubstantie al in een sterke straal wordt uitgestoten. Als dit object een ster is, vindt het proces van scheuren (of “scheuren”) door de sterke zwaartekracht van het zwarte gat plaats buiten de waarnemingshorizon, en wordt een deel van de oorspronkelijke massa van de ster met geweld naar buiten uitgestoten. Dit kan worden gevormd roterende ring van het materiaal (ook bekend als Accumulatie schijf) rond het zwarte gat en zendt krachtige röntgenstralen en zichtbaar licht uit. Jets zijn een manier waarop astronomen indirect het bestaan ​​van een zwart gat kunnen afleiden.

In 2018 kondigden astronomen aan: eerste live foto Een neerslag van het scheuren van een ster door een zwart gat, 20 miljoen keer de massa van onze zon, in een paar botsende sterrenstelsels genaamd Arp 299, ongeveer 150 miljoen lichtjaar van de aarde. Een jaar later registreerden astronomen Laatste doodsstrijd Een ster verscheurd door een superzwaar zwart gat in zo’n “getijdenverstoringsgebeurtenis(TDE), ook bekend als AT 2019qiz. De ster met ongeveer de helft van zijn massa gevoed – of geaccumuleerd – brak in een zwart gat, een miljoen keer de massa van de zon, en de andere helft werd naar buiten uitgestoten.

Deze krachtige uitbarstingen van licht zijn vaak verborgen achter een gordijn van interstellair stof en puin, waardoor het voor astronomen moeilijk is om ze in meer detail te bestuderen. Maar in 2019 werd qiz ontdekt kort nadat de ster vorig jaar uit elkaar was gescheurd, waardoor het gemakkelijker was om in detail te bestuderen, voordat het gordijn van stof en puin volledig was gevormd. De astronomen hebben de komende zes maanden vervolgwaarnemingen gedaan over het elektromagnetische spectrum, met behulp van meerdere telescopen over de hele wereld. Deze waarnemingen leverden het eerste directe bewijs dat gas dat stroomt tijdens turbulentie en accumulatie sterke licht- en radio-emissies produceert die eerder zijn waargenomen.

Astronomen weten dat het uitgestraalde optische licht een lichte polarisatie van 1 procent heeft, gebaseerd op waarnemingen van de 3 meter hoge Shin Telescope van het Lake Observatory bij San Jose, Californië. Het observatorium bevat een spectrometer om de polarisatie van optisch licht te bepalen. Het licht kan gepolariseerd raken nadat de elektronen in de gaswolk zijn verstrooid. Vanwege hoe ver deze TDE is, lijkt het meestal slechts een lichtpunt en polarisatie is een van de weinige eigenschappen die wijzen op de vormen van objecten.

volgens Co-auteur Kishore Patra, zou veel van het door de accretieschijf uitgestraalde licht in het röntgensysteem zijn begonnen, maar terwijl het door de gaswolk ging, bleef dit licht energie verliezen dankzij verschillende verstrooiing, absorptie en heremissie, wat uiteindelijk resulteerde in het verschijnt in het fotosysteem dat van toepassing is. “De uiteindelijke verstrooiing bepaalt vervolgens de polarisatietoestand van het foton”, zei Batra. “Dus door de polarisatie te meten, kunnen we de oppervlaktegeometrie afleiden waar de uiteindelijke verstrooiing plaatsvindt.”

Op basis van polarisatiemetingen in oktober 2019 die nulpolarisatie aantoonden, berekenden de Berkeley-wetenschappers dat het licht afkomstig was van een bolvormige wolk met een oppervlaktestraal van ongeveer 100 astronomische eenheden (au), of ongeveer 100 keer groter dan de baan van de aarde. Echter, metingen die een maand later werden gedaan, onthulden een polarisatie van 1 procent van het licht, wat aangeeft dat de wolk was verzwakt en een lichte asymmetrie had aangenomen.

“Deze waarneming sluit een klasse van oplossingen uit die theoretisch zijn voorgesteld en geeft ons sterkere beperkingen op wat er met het gas rond het zwarte gat gebeurt”, Batra zei:. “Mensen hebben ander bewijs gezien van wind die uit deze gebeurtenissen komt, en ik denk dat deze studie van polarisatie dat bewijs zeker nog sterker maakt, in de zin dat je geen bolvormige geometrie krijgt zonder voldoende wind. Het interessante feit hier is dat een groot deel van de materie in een naar binnen draaiende ster valt uiteindelijk niet in het zwarte gat – hij explodeert gewoon weg van het zwarte gat.”

DOI: maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society, 2022. 10.1093/Manras/Stack 1727 (Over DOI’s).