Heldig observation:Forskere ser et sort hul, der sønderdeler en stjerne

En NASA-satellit, der søgte efter nye planeter, gav astronomer et uventet glimt af et sort hul, der rev en stjerne i stykker.

Det er et af de mest detaljerede kig endnu på fænomenet, kaldet en tidevandsafbrydelseshændelse (eller TDE), og den første for NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (mere almindeligt kaldet TESS.)

Milepælen blev nået ved hjælp af et verdensomspændende netværk af robotteleskoper med hovedkvarter på Ohio State University kaldet ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for Supernovae). Astronomer fra Carnegie Observatories, Ohio State og andre offentliggjorde deres resultater i dag i The Astrophysical Journal .

"Vi har nøje overvåget de områder af himlen, hvor TESS observerer med vores ASAS-SN-teleskoper, men vi var meget heldige med denne begivenhed, da den del af himlen, hvor TESS kontinuerligt observerer, er lille, og i og med at dette tilfældigvis var en af ​​de lyseste TDE'er, vi har set, " sagde Patrick Vallely, en medforfatter af undersøgelsen og National Science Foundation Graduate Research Fellow ved Ohio State. "På grund af den hurtige ASAS-SN-opdagelse og de utrolige TESS-data, vi var i stand til at se denne TDE meget tidligere, end vi har set andre – det giver os en ny indsigt i, hvordan TDE'er dannes."

Tidevandsforstyrrelser sker, når en stjerne kommer for tæt på et sort hul. Afhængigt af en række faktorer, inklusive stjernens størrelse, størrelsen af ​​det sorte hul og hvor tæt stjernen er på det sorte hul, det sorte hul kan enten absorbere stjernen eller rive den fra hinanden i en lang, spaghetti-lignende tråd.

"TESS-data lader os se præcis, hvornår denne destruktive begivenhed, kaldet ASASSN-19bt, begyndte at blive lysere, som vi aldrig har været i stand til før, sagde Thomas Holoien, en Carnegie Fellow ved Carnegie Observatories i Pasadena, Californien, der fik sin ph.d. i Ohio State. "Fordi vi opdagede tidevandsafbrydelsen hurtigt med den jordbaserede ASAS-SN, vi var i stand til at udløse multibølgelængde opfølgningsobservationer i de første par dage. De tidlige data vil være utrolig nyttige til at modellere fysikken i disse udbrud."

ASAS-SN var det første system, der så, at et sort hul rev en stjerne fra hinanden. Holoien arbejdede på Las Campanas-observatoriet i Chile den 29. januar, 2019, da han fik en alarm fra et af ASAS-SN's robotteleskoper i Sydafrika. Holoien trænede to Las Campanas-teleskoper i tidevandsafbrydelsen og anmodede derefter om opfølgende observationer fra andre teleskoper rundt om i verden.

TESS overvågede allerede tilfældigvis den nøjagtige del af himlen, hvor ASAS-SN-teleskopet opdagede tidevandsafbrydelsen. Det var ikke kun held og lykke, at teleskoperne og satellitten rettede sig ind - efter at TESS blev opsendt i juli 2018, holdet bag ASAS-SN viede mere af ASAS-SN-teleskopernes tid til de dele af himlen, som TESS observerede.

Men det var heldigt, at tidevandsafbrydelsen skete i systemernes sigtelinjer, sagde Chris Kochanek, professor i astronomi ved Ohio State.

Tidevandsforstyrrelser er sjældne, forekommer hver 10. 000 til 100, 000 år i en galakse på størrelse med Mælkevejen. Supernovaer, til sammenligning, sker hvert 100 år eller deromkring. Forskere har observeret omkring 40 tidevandsforstyrrelser gennem historien (ASAS-SN ser nogle få om året). Begivenhederne er sjældne, Kochanek sagde, mest fordi stjerner skal være meget tæt på et sort hul - omkring den afstand Jorden er fra vores egen sol - for at skabe et.

"Forestil dig, at du står på toppen af ​​en skyskraber i centrum, og du taber en marmor fra toppen, og du prøver at få det til at gå ned i et hul i et brønddæksel, sagde han. Det er sværere end det.

Og fordi ASAS-SN fangede tidevandsafbrydelsen tidligt, Holoien var i stand til at træne yderligere teleskoper på begivenheden, indfange et mere detaljeret udseende, end det kunne have været muligt før. Astronomer kunne så se på data fra TESS - som, fordi det kom fra en satellit i rummet, var først tilgængelig et par uger efter begivenheden - for at se, om de kunne få øje på begivenheden i optakten. Data fra TESS betød, at de kunne se tegn på tidevandsafbrydelsen i data fra omkring 10 dage før den indtraf.

"De tidlige TESS-data giver os mulighed for at se lys meget tæt på det sorte hul, meget tættere på, end vi har kunnet se før, " sagde Vallely. "De viser os også, at ASASSN-19bts stigning i lysstyrke var meget jævn, som hjælper os med at fortælle, at begivenheden var en tidevandsafbrydelse og ikke en anden type udbrud, som fra midten af ​​en galakse eller en supernova."

Holoiens hold brugte UV-data fra NASAs Neil Gehrels Swift Observatory - det tidligste endnu set fra en tidevandsafbrydelse - for at bestemme, at temperaturen faldt med omkring 50 %, fra omkring 71, 500 til 35, 500 grader Fahrenheit (40, 000 til 20, 000 grader Celsius), over et par dage. Det er første gang, et så tidligt temperaturfald er set i en tidevandsafbrydelse før, selvom nogle få teorier har forudsagt det, sagde Holoien.

Mere typisk for denne slags begivenheder var det lave niveau af røntgenstråling, som Swift havde set. Forskere forstår ikke helt, hvorfor tidevandsafbrydelser producerer så meget UV-emission og så få røntgenstråler.

Astronomer tror, ​​at det supermassive sorte hul, der genererede ASASSN-19bt, vejer omkring 6 millioner gange solens masse. Den sidder i centrum af en galakse kaldet 2MASX J07001137-6602251, der ligger omkring 375 millioner lysår væk i stjernebilledet Volans. Den ødelagte stjerne kan have haft samme størrelse som vores sol.