私たちの銀河の中心には、射手座Aとして知られる超大質量ブラックホール(SMBH)があります。進行中の観測に基づいて、天文学者はこのSMBHが直径4400万km(27.34百万mi)の大きさであり、推定質量が430万太陽質量であると判断しました。時折、星はサグAに近づきすぎて、潮汐破壊イベント(TDE)と呼ばれる激しいプロセスで引き裂かれます。
これらの出来事は、星が消費されたことを天文学者に知らせる、放射の明るいフレアの放出を引き起こします。残念ながら、何十年もの間、天文学者たちはこれらの出来事を他の銀河現象と区別することができませんでした。しかし、天体物理学者の国際チームによる新しい研究のおかげで、天文学者は今、これらの極端な出来事の最近の観察を説明する統一モデルを持っています。
研究–最近発表された 天体物理ジャーナル 「潮汐破壊イベントの統一モデル」というタイトルで、Niels Bohr InstituteのDark Cosmology Centerの物理学者であるJane Lixin Dai博士が主導しました。メリーランド大学の合同宇宙科学研究所とカリフォルニア大学サンタクルーズ校(UCSC)のメンバーも加わりました。
UCサンタクルーズの天文学と天体物理学の教授であり椅子であるエンリコラミレスルイス、コペンハーゲン大学のニールスボーア教授、および論文の共著者として、UCSCプレスリリースで次のように説明されています。
「過去10年ほどでのみ、TDEを他の銀河現象と区別することができました。新しいモデルは、これらのまれなイベントを理解するための基本的なフレームワークを提供してくれます。」
ほとんどの銀河では、SMBHは物質を積極的に消費しないため、光を放出しません。これにより、アクティブ銀河核(AGN)を持つ銀河と区別されます。したがって、潮汐破壊イベントはまれであり、典型的な銀河では約10,000年に1回だけ発生します。しかし、星がばらばらになると、大量の放射線が放出されます。ダイ博士が説明したように:
「このような極端な条件下で材料がどのようにブラックホールに侵入するかを見るのは興味深いものです。ブラックホールが恒星ガスを食べているので、大量の放射線が放出されます。放射線は私たちが観測できるものであり、それを使用して物理学を理解し、ブラックホールの特性を計算することができます。このため、潮汐破壊イベントを探しに行くのは非常に興味深いことです。」
過去数年間で、潮汐破壊イベント(TDE)の数十の候補が、広視野光学およびUV過渡調査とX線望遠鏡を使用して検出されました。物理学はすべてのTDEで同じであると予想されますが、天文学者はTDEのいくつかの異なるクラスが存在するように見えることに注意しています。一部は主にX線を放出しますが、その他は主に可視光線と紫外線を放出します。
その結果、理論家は観察された多様な特性を理解し、それらすべてを説明できる一貫したモデルを作成するのに苦労しました。彼らのモデルのために、Dai氏と彼女の同僚は、一般相対論、磁場、放射線、ガス流体力学の要素を組み合わせました。チームはまた、最新の計算ツールと、イェンス・ヨースのためのVillum Foundation(DARK Cosmology Centerの責任者)、米国国立科学財団、NASAから資金提供を受けた最近取得したいくつかの大型コンピュータークラスターに依存していました。
結果のモデルを使用して、チームは、観察の違いを説明するのは観察者の視野角であると結論付けました。本質的に、異なる銀河は、その方向に応じてTDEの異なる側面を見る地球上の観測者に関してランダムに方向付けられます。ラミレス・ルイスが説明したように:
「それは、獣の一部を覆うベールがあるようです。ある角度からは露出した獣が見えますが、別の角度からは覆われた獣が見えます。獣は同じですが、私たちの認識は異なります。」
今後数年間で、いくつかの計画された調査プロジェクトがTDEに関するはるかに多くのデータを提供すると予想されます。これは、この現象への研究分野の拡大に役立ちます。これには、Niels Bohr InstituteのDARK Cosmology CenterとUC Santa Cruzが主導するYoung Supernova Experiment(YSE)過渡調査、およびチリに建設中のLarge Synoptic Survey Telescopes(LSST)が含まれます。
ダイ博士によれば、この新しいモデルは、天文学者がTDEをさまざまな角度から見たときに何を期待できるかを示しており、さまざまなイベントを一貫したフレームワークに適合させることができます。 「私たちは数年で数百から数千の潮汐破壊イベントを観察するでしょう」と彼女は言った。 「これにより、モデルをテストし、ブラックホールの詳細を理解するために使用する多くの「ラボ」が得られます。」
ブラックホールが時々星を消費する方法に関するこの改善された理解は、一般相対論、重力波研究のための追加のテストも提供し、天文学者が銀河の進化についてさらに学ぶのに役立ちます。