Infrarotsuche findet große Ansammlung sternzerstörender Schwarzer Löcher

Praktisch alles im Weltraum könnte eine potenzielle Mahlzeit für ein supermassereiches Schwarzes Loch sein, und dazu gehören auch ganze Sterne. Sogar Sterne, die größer als unsere Sonne sind, können der starken Schwerkraft des Schwarzen Lochs zum Opfer fallen und in sein expandierendes Maul hineingezogen werden. Es ist ein erschreckendes Phänomen, aber wie oft kommt es tatsächlich vor?

Gezeitenstörungsereignisse (TDEs) – wenn die Gezeitenkräfte eines Schwarzen Lochs die Schwerkraft eines Sterns überwältigen und ihn auseinanderreißen – sind das Es wird angenommen, dass es passiert Einmal alle 10.000 bis 100.000 Jahre in einer bestimmten Galaxie. TDEs können anhand der enormen Energiemengen erkannt werden, die sie freisetzen. Während seine Beobachtungen noch sehr selten sind, hat ein internationales Forscherteam nun 18 davon entdeckt, die bei früheren Suchen nicht entdeckt wurden. Warum?

Viele TDEs können in staubigen Galaxien gefunden werden. Staub blockiert viele Wellenlängen der Strahlung, von Lichtstrahlen bis hin zu Röntgenstrahlen, aber lange Infrarotwellenlängen sind weniger anfällig für Streuung und Absorption. Als das Team die Galaxien im Infrarot untersuchte, fanden sie 18 TDEs, die den Astronomen zuvor entgangen waren.

Versteckt vor aller Augen

Bisher wurden die meisten Gezeitenstörungsereignisse im optischen und röntgenologischen Bereich festgestellt. Die Suche nach TDEs, die optische (d. h. sichtbares Licht) und Röntgenemissionen aussendeten, führte in den 2000er Jahren zu einem Anstieg der TDE-Entdeckungen. Mit diesen Methoden können immer noch einige TDEs erkannt werden, jedoch nicht alle. Das Problem besteht darin, dass beide Arten von Strahlung kurze Wellenlängen haben, die leicht vom Staub gestreut und absorbiert werden können, wodurch Objekte und Phänomene in staubreichen Galaxien verdeckt werden.

Das supermassereiche Schwarze Loch im Herzen der Galaxie ist die Ursache für TDEs. Der Staub und das Gas in der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs helfen nicht bei der Erkennung.

Die meisten der vom Forscherteam entdeckten TDEs waren zuvor noch nicht im optischen Bereich entdeckt worden Salbei oder Newyz Infrarot-Observatoriumsmission. Als sie nach diesen Ereignissen in Daten der NASA-Missionen WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) und NEOWISE sowie in Daten anderer Missionen wie der eROSITA All-Sky Survey der SRG suchten, tauchten die optischen und Röntgenbänder nicht oft auf . Erst als die Forscher die WISE/NEOWISE-Daten im mittleren Infrarot untersuchten, entdeckten sie versteckte TDEs.

In einem anderen Licht

Gezeitenstörungsereignisse, die nur im Infrarotbereich beobachtet werden können, haben enorme Auswirkungen auf die tatsächlich dort gefundenen TDE-Zahlen, die auf der Grundlage der nur im optischen und Röntgenbereich erfassten Werte schwer abzuschätzen sind. Es löst auch das Rätsel, warum es in Sternentstehungsgalaxien, die dazu neigen, reich an Staub zu sein, keine TDEs gibt.

Zu den 18 neu entdeckten Ereignissen gehört das derzeit der Erde am nächsten bekannte TDE. Es befindet sich in einer besonders staubigen Sternentstehungsgalaxie, die ohne Infrarotbeobachtungen unmöglich gewesen wäre.

Die Sternentstehung hat Auswirkungen darauf, wo Astronomen nach TDEs suchen. Bisher galten Galaxien, die keine Sterne mehr bildeten, aufgrund ihres geringen Staubgehalts als ideale Orte für die Suche nach TDEs. Da Sterne in massiven Staub- und Gaswolken entstehen, schien es, als gäbe es in sternbildenden Galaxien keine TDEs, wenn sie bei kürzeren Wellenlängen beobachtet wurden. Dies erklärt, warum TDEs höchstwahrscheinlich in Galaxien auftreten, in denen die Sternentstehung gestoppt oder fast gestoppt ist.

Meistens stört Staub, aber es gibt eine Funktion, die Forschern dabei geholfen hat, einige bisher unbekannte TDEs zu finden. Wenn Sterne von supermassereichen Schwarzen Löchern zerstückelt werden, entsteht enorm viel Wärme. Staub hallt wider Sie entstehen, wenn Staubpartikel erhitzt werden und Strahlung, im Allgemeinen Infrarotstrahlung, abgeben. Diese Staubechos können auch dabei helfen, versteckte TDEs zu erkennen.

Die Infraroterkennung vieler TDEs wird wahrscheinlich auch die Frage nach der „fehlenden Energie“ beantworten. Man geht theoretisch davon aus, dass TDEs mehr Energie produzieren, als wir beobachtet haben. Wohin ging also der Rest dieser Energie? Die Forscher, die die neuen TDEs entdeckten, vermuten, dass der Eindruck eines Energieverlusts von unserer Unfähigkeit herrührte, die durch Staub und Gas blockierte Strahlung zu beobachten – es ging keine Energie verloren; Er blieb einfach unentdeckt.

Es stellt sich heraus, dass TDEs möglicherweise nicht so selten sind, wie wir dachten. Sie könnten auch schon bald weniger schwer zu fassen sein. Astronomen werden eine klarere Vorstellung von den Bewohnern haben, wenn zukünftige Untersuchungen, wie etwa der Legacy Survey of Space and Time (LSST) am Vera Rubin Observatory, mit Infrarotsicht nach ihnen suchen. Mit so leistungsstarken Umfragen können möglicherweise jedes Jahr Hunderte oder sogar Tausende von TDEs gefunden werden.

„Diese Arbeit stellt das sauberste Beispiel dar [infrared]-TDEs bisher ausgewählt“, sagte das Forschungsteam von A Stady Kürzlich im Astrophysical Journal veröffentlicht. „Damit liefert es neue Einblicke in die Populationsstruktur von TDEs im lokalen Universum und ermöglicht es uns, die Eigenschaften einer Klasse von TDEs zu erforschen, die bisher übersehen wurden.“

The Astrophysical Journal, 2024. DOI: 10.3847/1538-4357/18 n. Chr