Вікіпедія

Припливне руйнування

Припливне руйнування (англ. tidal disruption event, TDE) — астрономічне явище, яке відбувається, коли зоря наближається досить близько до надмасивної чорної діри, щоб бути зруйнованою її приливною силою в ході ефекту спагетифікації[1][2]. Частина маси зорі може бути захоплена акреційним диском навколо чорної діри, що призведе до тимчасового спалаху електромагнітного випромінювання рід час поглинання чорною дірою речовини з диску. Іноді зоря може вижити після зустрічі з надмасивною чорною дірою, утворивши залишок, - такі події називаються частковим припливним руйнуванням[3].

Теорія

ред.

Фізик Джон Арчибальд Вілер припустив, що розпад зорі в ергосфері чорної діри може призвести до прискорення вивільненого газу до релятивістських швидкостей[4]. Вілеру вдалося застосувати релятивістське узагальнення класичної ньютонівської задачі про приливне руйнування до околиць чорної діри Шварцшильда або Керра. Однак ці ранні роботи обмежували свою увагу моделями нестиснюваних зір або зорями, які лише частково потрапляють у радіус Роша, умовами, за яких припливи мали б малу амплітуду.

У 1976 астрономи Юхан Франк і Мартін Ріс з Кембриджського інституту астрономії досліджували можливість існування чорних дір у центрах галактик і кулястих скупчень, визначивши критичний радіус, під яким зорі збурюються та поглинаються чорною дірою, припускаючи, що можна спостерігати ці події в певних галактиках[5]. Однак вони не запропонували жодної точної моделі чи симуляції.

Цей спекулятивний прогноз і відсутність теоретичних інструментів на початку 1980-х років зацікавили Жана-П’єра Люміне та Брендона Картера з Паризької обсерваторії, які винайшли концепцію припливного руйнування. Їхні перші роботи були опубліковані в 1982 році в журналі Nature[6] і в 1983 році в Astronomy & Astrophysics[7]. Авторам вдалося описати припливні збурення в активних галактичних ядрах на основі моделі «спалаху зоряного млинця» (за виразом Люміне) у припливному полі надмасивної чорної діри. Пізніше, у 1986 році, Люміне і Картер опублікували в журналі Astrophysical Journal Supplement аналіз, який узагальнював попередні дослідження «спагетування» і «млинців» та вказував на інші випадки припливного руйнування[8].

Спостереження

ред.

У 1990 за допомогою рентгенівського супутника ROSAT були виявлені перші кандидати на припливне руйнування[9]. Кандидатами у події припливного руйнування, зокрема, вважаються потужні джерела ультрафіолетового або видимого світла, які не вдається пояснити іншими механізмами.

Теорія припливного руйнування була застосована до пояснення наднової SN 2015L, яка вибухнула незадовго до падіння під горизонт подій масивної чорної діри.

Усі відомі кандидати на припливне руйнування перераховані у «Відкритому каталозі подій припливного руйнування» (The Open TDE Catalog), який веде Гарвардський астрономічний центр[10].

У вересні 2016 команда з Університету науки і техніки Китаю в Хефеї оголосила про спостереження припливного руйнування за даними інфрачервоної космічної місії WISE. Інша команда з Університету Джона Гопкінса в Балтиморі, США, виявила ще три події припливного руйнування. В усіх випадках астрономи припустили, що релятивістський джет, створений зруйнованою зорею, буде випромінювати ультрафіолетове та рентгенівське випромінювання, яке поглинатиметься пилом, що оточує чорну діру, і перевипромінюватиметься в інфрачервоному діапазоні. Подібне інфрачервоне випромінювання справді було виявлено і навіть було застосовано для оцінки розміру чорної діри, яка поглинає зорю[11][12].

У вересні 2019 вчені, які використовували супутник TESS, оголосили, що вони стали свідками явища припливного руйнування під назвою ASASSN-19bt на відстані 375 мільйонів світлових років[13][14].

У липні 2020 року було повідомлено про спостереження кандидата на «сильну приливну подію» з дуже жорстким спектром випромінювання поблизу ядра галактики NGC 6297[15][16].

Радіус припливного руйнування

ред.

Радіус приливного руйнування,   це відстань, на якій чорна діра маси   зруйнує припливними силами зорю радіусом   і масою  . Він приблизно відповідає розміру порожнини Роша зорі і за порядком величини дорівнює:

 

Зазвичай радіус приливного руйнування чорної діри більший за її гравітаційний радіус,  . Лише для дуже масивних чорних дір RT стає меншим за RS, і це означає, що зоря зникне під горизонтом подій раніше, ніж її розірвуть припливні сили[17][18].

Список літератури

ред.
  1. ↑ Astronomers See a Massive Black Hole Tear a Star Apart. Universe today. 28 січня 2015. Процитовано 1 лютого 2015.
  2. ↑ Tidal Disruption of a Star By a Massive Black Hole. Архів оригіналу за 2 червня 2016. Процитовано 1 лютого 2015.
  3. ↑ Guillochon, James; Ramirez-Ruiz, Enrico (10 квітня 2013). Hydrodynamical Simulations to Determine the Feeding Rate of Black Holes by the Tidal Disruption of Stars: The Importance of the Impact Parameter and Stellar Structure. The Astrophysical Journal. 767 (1): 25. arXiv:1206.2350. Bibcode:2013ApJ...767...25G. doi:10.1088/0004-637X/767/1/25. ISSN 0004-637X.
  4. ↑ Wheeler J.A. (1971). Mechanisms for jets (PDF). Pontificae Academiae Scientarum Scripta Varia. 35: 539—582.
  5. ↑ Frank, J.; Rees, M. J. (1976). Effects of massive black holes on dense stellar systems. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 176 (3): 633—647. Bibcode:1976MNRAS.176..633F. doi:10.1093/mnras/176.3.633.
  6. ↑ Carter, B.; Luminet, J.-P. (1982). Pancake detonation of stars by black holes in galactic nuclei. Nature. 296 (5854): 211—214. Bibcode:1982Natur.296..211C. doi:10.1038/296211a0.
  7. ↑ Carter, B.; Luminet, J.-P. (1983). Tidal compression of a star by a large black hole. I Mechanical evolution and nuclear energy release by proton capture. Astronomy and Astrophysics. 121 (1): 97. Bibcode:1983A&A...121...97C.
  8. ↑ Luminet, J.-.P; Carter, B. (1986). Dynamics of an Affine Star Model in a Black Hole Tidal Field. The Astrophysical Journal Supplement Series. 61: 219. Bibcode:1986ApJS...61..219L. doi:10.1086/191113.
  9. ↑ The ROSAT All Sky Survey.
  10. ↑ Guillochon, James (7 березня 2022). The Open TDE Catalog. Harvard CfA. Архів оригіналу за 23 січня 2019. Процитовано 30 листопада 2022.
  11. ↑ van Velzen, Sjoert; Mendez, Alexander J.; Krolik, Julian H.; Gorjian, Varoujan (15 вересня 2016). Discovery of transient infrared emission from dust heated by stellar tidal disruption flares. The Astrophysical Journal. 829 (1): 19. arXiv:1605.04304. Bibcode:2016ApJ...829...19V. doi:10.3847/0004-637X/829/1/19{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  12. ↑ Jiang, Ning; Dou, Liming; Wang, Tinggui; Yang, Chenwei; Lyu, Jianwei; Zhou, Hongyan (1 вересня 2016). The WISE Detection of an Infrared Echo in Tidal Disruption Event ASASSN-14li. The Astrophysical Journal Letters. 828 (1): L14. arXiv:1605.04640. Bibcode:2016ApJ...828L..14J. doi:10.3847/2041-8205/828/1/L14.{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  13. ↑ Holoien, Thomas W.-S.; Vallely, Patrick J.; Auchettl, Katie; Stanek, K. Z.; Kochanek, Christopher S.; French, K. Decker; Prieto, Jose L.; Shappee, Benjamin J.; Brown, Jonathan S. (2019). Discovery and Early Evolution of ASASSN-19bt, the First TDE Detected by TESS. The Astrophysical Journal. 883 (2): 111. arXiv:1904.09293. Bibcode:2019ApJ...883..111H. doi:10.3847/1538-4357/ab3c66.{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  14. ↑ Garner, Rob (25 вересня 2019). TESS Spots Its 1st Star-shredding Black Hole. NASA. Процитовано 28 вересня 2019.
  15. ↑ Lin, Dacheng (25 липня 2020). ATel #13895: ASASSN-20hx is a Hard Tidal Disruption Event Candidate. The Astronomer's Telegram. Процитовано 25 липня 2020.
  16. ↑ Hinkle, J.T. та ін. (24 липня 2020). Atel #13893: Classification of ASASSN-20hx as a Tidal Disruption Event Candidate. The Astronomer's Telegram. Процитовано 24 липня 2020.
  17. ↑ Gezari, Suvi (2014). The tidal disruption of stars by supermassive black holes. Physics Today (англ.). 67 (5): 37—42. Bibcode:2014PhT....67e..37G. doi:10.1063/PT.3.2382. ISSN 0031-9228.
  18. ↑ Rees, Martin J. (1988). Tidal disruption of stars by black holes of 106–108 solar masses in nearby galaxies. Nature (англ.). 333 (6173): 523—528. Bibcode:1988Natur.333..523R. doi:10.1038/333523a0. ISSN 1476-4687.

зовнішні посилання

ред.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Припливне_руйнування&oldid=43645028