Событие приливного разрушения

Разрыв звезды приливными силами, когда она приближается слишком близко к сверхмассивной черной дыре

Моделирование разрушения звезды сверхмассивной черной дырой во время приливного разрушения. ^[1]

Событие приливного разрушения (TDE) — это кратковременный астрономический источник , возникающий, когда звезда проходит так близко к сверхмассивной черной дыре (СМЧД), что ее разрывает приливная сила черной дыры . ^{[2] [3]} Звезда подвергается спагеттификации , создавая приливный поток материала, который огибает черную дыру. Некоторая часть звездного материала захватывается на орбиту, образуя вокруг черной дыры аккреционный диск , испускающий электромагнитное излучение . В небольшой части ТДЭ также образуется релятивистская струя . Поскольку материал диска постепенно поглощается черной дырой, TDE исчезает в течение нескольких месяцев или лет.

TDE были предсказаны в 1970-х годах и впервые наблюдались в 1990-х. С тех пор было обнаружено более сотни таких объектов, причем они были обнаружены в оптических, инфракрасных, радио- и рентгеновских диапазонах волн. Иногда звезда может пережить встречу с СМЧД, оставив после себя остаток; эти события называются частичными TDE. ^{[4] [5]}

История

Впервые теория TDE была высказана Джеком Г. Хиллсом в 1975 году. ^[6] Последствие того, что звезда приближается достаточно близко к СМЧД, что приливные силы между звездами преодолеют ее самогравитацию . В 1988 году Мартин Рис описал, как примерно половина разрушенного звездного материала останется связанной, в конечном итоге аккрецируясь на черную дыру и образуя светящийся аккреционный диск. ^[7]

Согласно раннему ^{[ когда? ]} исследований, приливные разрушения являются неизбежным следствием активности массивных черных дыр, скрытых в ядрах галактик. Позже теоретики пришли к выводу, что возникший в результате взрыв или вспышка излучения от аккреции звездных обломков может выявить наличие спящей черной дыры в центре нормальной галактики. ^[8]

TDE впервые наблюдались в начале 1990-х годов с помощью рентгеновского обзора всего неба ROSAT . ^{[ нужна цитата ]}

Наблюдения

По состоянию на май 2024 года ^{[обновлять]}известно около 100 TDE, ^{[9] [10] [11]} и были обнаружены с помощью нескольких астрономических методов. такие как оптические исследования переходных процессов, включая Zwicky Transient Facility (ZTF) ^[11] и автоматизированное исследование всего неба для сверхновых (ASAS-SN). ^[12] Другие TDE были обнаружены в рентгеновских лучах с использованием ROSAT , XMM-Newton и eROSITA . ^[13] ТДЭ также были обнаружены в ультрафиолете . ^[14]

Оптические кривые блеска

Кривые блеска TDE изначально имеют резкий рост яркости по мере того, как разрушенное звездное вещество падает в сторону черной дыры, за которым следует более постепенное снижение яркости, продолжающееся месяцы или годы. Во время фазы спада светимость пропорциональна , где t - время, ^[15] , хотя наблюдалось отклонение некоторых TDE от типичной скорости. ^[16] Эти свойства позволяют отличить TDE от других переходных астрономических источников , таких как сверхновые . Пиковая светимость TDE пропорциональна массе центральной черной дыры; он может приближаться к родительским галактикам или превосходить их, что делает их одними из самых ярких источников, наблюдаемых во Вселенной. ^[17] ${\displaystyle t^{-5/3}}$ ${\displaystyle t^{-5/3}}$

Физические свойства и энергетика

Существует два широких класса TDE. Большинство TDE состоят из «нерелятивистских» событий, где истечения из TDE аналогичны энергетике, наблюдаемой в сверхновых типа Ib и Ic . ^[18]

Однако примерно 1% TDE являются релятивистскими TDE, когда астрофизическая струя запускается из черной дыры вскоре после разрушения звезды. Эта струя сохраняется в течение нескольких лет, прежде чем исчезнуть. ^[19] По состоянию на 2023 год ^{[обновлять]}наблюдалось только четыре TDE со струями. ^[20]

Радиус приливного разрушения

Звезда подвергается приливному разрушению, когда приливная сила , создаваемая черной дырой, превышает собственную гравитацию звезды . Расстояние ниже которого называется приливным радиусом и приблизительно определяется как: ^{[21] [22]} ${\displaystyle f_{tidal}\approx {\frac {GM_{BH}R^{*}}{R^{3}}}}$ ${\displaystyle f_{sg}\approx {\frac {GM^{*}}{R^{*2}}}}$ ${\displaystyle f_{tidal}>f_{sg}}$

${\displaystyle R_{T}\approx R^{*}\left({\frac {M_{BH}}{M^{*}}}\right)^{\frac {1}{3}}}$

Это идентично пределу Роша для разрушения планетных тел.

Обычно радиус приливного разрушения черной дыры больше, чем ее радиус Шварцшильда , , но, учитывая фиксированные радиус и массу звезды, существует масса черной дыры, при которой оба радиуса становятся равными, что означает, что в этот момент звезда просто исчезнуть, прежде чем быть разорванным на части. ^{[23] [7]} ${\displaystyle R_{S}={\frac {2GM}{c^{2}}}}$

Известные приливные разрушения

Оптическое изображение TDE Swift J1644+57, полученное космическим телескопом Хаббл.

• Swift J1644+57 ^[24] Релятивистский реактивный самолет, запущенный во время разрушения звезды, находящейся на расстоянии 3,8 миллиардов световых лет от нас. Самолет просуществовал 1,5 года, после чего отключился. ^[25]
• ASASSN-14li ^{[26] [27]} Первое радиообнаружение нерелятивистского истечения из TDE в 2014 году.
• AT2018hyz ^[28] TDE, который был радиотихим примерно через 750 дней после первоначального события TDE, и с тех пор его радиочастоты быстро росли. Это было интерпретировано как задержка радиоизлучения или внеосевой реактивный самолет. ^[29]
• ASASSN-19bt была обнаружена в рамках проекта All Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) с помощью ранних детальных наблюдений со спутника TESS . ^{[12] [30]}
• AT2019qiz ^[31]
• AT2022cmc ^[32] — это реактивный TDE, открытый ZTF в 2022 году.
• ASASSN-20hx, расположенный недалеко от ядра галактики NGC 6297, был обнаружен в июле 2020 года и отметил, что это наблюдение представляет собой одно из «очень немногих событий приливного разрушения с жесткими степенными рентгеновскими спектрами ». ^{[33] [34]}

Смотрите также

• Астрономический портал
• Физический портал

• Гамма-всплеск#Приливные разрушения
• Источник сверхмягкого рентгеновского излучения # Всплески большой амплитуды
• РС J1242-11

Рекомендации

1. «Новости DESY: Частица-призрак из измельченной звезды обнаруживает ускоритель космических частиц» . www.desy.de. ​Проверено 6 мая 2024 г.
2. «Астрономы видят, как массивная черная дыра разрывает звезду» . Вселенная сегодня. 28 января 2015 года . Проверено 1 февраля 2015 г.
3. «Приливное разрушение звезды массивной черной дырой». Архивировано из оригинала 2 июня 2016 года . Проверено 1 февраля 2015 г.
4. Гийошон, Джеймс; Рамирес-Руис, Энрико (10 апреля 2013 г.). «Гидродинамическое моделирование для определения скорости питания черных дыр в результате приливного разрушения звезд: важность прицельного параметра и звездной структуры». Астрофизический журнал . 767 (1): 25. arXiv : 1206.2350 . Бибкод : 2013ApJ...767...25G. дои : 10.1088/0004-637X/767/1/25. ISSN  0004-637X. S2CID  118900779.
5. Рю, Тэхо; Кролик, Джулиан; Пиран, Цви; Ноубл, Скотт К. (01 декабря 2020 г.). «Приливные разрушения звезд главной последовательности. III. Зависимость характера частичных разрушений от звездной массы». Астрофизический журнал . 904 (2): 100. arXiv : 2001.03503 . Бибкод : 2020ApJ...904..100R. дои : 10.3847/1538-4357/abb3ce . ISSN  0004-637X.
6. Хиллз, JG (март 1975 г.). «Возможный источник энергии сейфертовских галактик и QSO». Природа . 254 (5498): 295–298. Бибкод : 1975Natur.254..295H. дои : 10.1038/254295a0. hdl : 2027.42/62978 . ISSN  1476-4687.
7. Рис, Мартин Дж. (июнь 1988 г.). «Приливное разрушение звезд черными дырами массой 106–108 солнечных в близлежащих галактиках». Природа . 333 (6173): 523–528. Бибкод : 1988Natur.333..523R. дои : 10.1038/333523a0. ISSN  1476-4687.
8. Гезари, Суви (11 июня 2013 г.). «Приливные разрушения». Бразильский физический журнал . 43 (5–6): 351–355. Бибкод : 2013BrJPh..43..351G. дои : 10.1007/s13538-013-0136-z. S2CID  122336157.
9. ван Вельзен, Сьерт (2011). «Оптическое открытие вероятных вспышек приливного разрушения звезд». Астрофизический журнал . 741 (2): 73. arXiv : 1009.1627 . Бибкод : 2011ApJ...741...73В. дои : 10.1088/0004-637X/741/2/73 . Проверено 6 мая 2024 г.
10. Моклер, Бренна (2019). «Взвешивание черных дыр с использованием приливных разрушений». Астрофизический журнал . 872 (2): 151. arXiv : 1801.08221 . Бибкод : 2019ApJ...872..151M. дои : 10.3847/1538-4357/ab010f .
11. Хаммерштейн, Эрика (2023). «Переосмысление последнего сезона: 30 приливных явлений по данным исследования ZTF-I». Астрофизический журнал . 942 (9): 9. arXiv : 2203.01461 . Бибкод : 2023ApJ...942....9H. дои : 10.3847/1538-4357/aca283 .
12. Холойен, Томас В.-С.; Валлели, Патрик Дж.; Очеттль, Кэти; Станек, Казахстан; Кочанек, Кристофер С.; Френч, К. Декер; Прието, Хосе Л.; Шаппи, Бенджамин Дж.; Браун, Джонатан С.; Фаусно, Майкл М.; Донг, Субо; Томпсон, Тодд А.; Бозе, Субхаш; Нойштадт, Джек ММ; Каселла, П.; Бримакомб, Дж.; Кендуркар, Малхар Р.; Битон, Рэйчел Л.; Буция, Константина; Хомюк, Лаура; Коннор, Томас; Моррелл, Нидия; Ньюман, Эндрю Б.; Руди, Гвен С.; Шишковский, Лаура; Стрейдер, Джей (2019). «Открытие и ранняя эволюция ASASSN-19bt, первого TDE, обнаруженного TESS». Астрофизический журнал . 883 (2): 111. arXiv : 1904.09293 . Бибкод : 2019ApJ...883..111H. дои : 10.3847/1538-4357/ab3c66 . S2CID  128307681.
13. Хабибуллин, И.; Сазонов С. (21 октября 2014 г.). «Кандидаты на приливное разрушение звезд, обнаруженные путем перекрестной корреляции Каталога ярких источников ROSAT и наблюдений XMM – Newton». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 444 (2): 1041–1053. arXiv : 1407.6284 . дои : 10.1093/mnras/stu1491 . Проверено 6 мая 2024 г.
14. Гезари, С.; Мартин, округ Колумбия; Миллиард, Б.; Баса, С.; Халперн, JP; Форстер, К.; Фридман, П.Г.; Моррисси, П.; Нефф, С.Г.; Шиминович, Д.; Зайберт, М.; Смолл, Т.; Уайдер, ТК (10 декабря 2006 г.). «Ультрафиолетовое обнаружение приливного разрушения звезды сверхмассивной черной дырой». Астрофизический журнал . 653 (1): L25–L28. arXiv : astro-ph/0612069 . Бибкод : 2006ApJ...653L..25G. дои : 10.1086/509918.
15. Гезари, Суви (01 сентября 2021 г.). «Приливные разрушения». Ежегодный обзор астрономии и астрофизики . 59 : 21–58. arXiv : 2104.14580 . Бибкод : 2021ARA&A..59...21G. doi : 10.1146/annurev-astro-111720-030029. ISSN  0066-4146.
16. Голайтли, ECA; Никсон, CJ; Кофлин, скорая помощь (01 сентября 2019 г.). «О разнообразии скоростей отката от приливных разрушений с точной звездной структурой». Астрофизический журнал . 882 (2): Л26. arXiv : 1907.05895 . Бибкод : 2019ApJ...882L..26G. дои : 10.3847/2041-8213/ab380d . ISSN  0004-637X.
17. Яо, Юхан; Рави, Викрам; Гезари, Суви; ван Вельцен, Сьерт; Лу, Вэньбинь; Шульце, Стив; Сомальвар, Джин Дж.; Кулкарни, СР; Хаммерштейн, Эрика; Николл, Мэтт; Грэм, Мэтью Дж.; Перли, Дэниел А.; Ценко, С. Брэдли; Штейн, Роберт; Рикарте, Анджело (01 сентября 2023 г.). «Демография событий приливных разрушений с помощью переходной установки Цвикки: объемные скорости, функция светимости и последствия для функции массы локальной черной дыры». Астрофизический журнал . 955 (1): Л6. arXiv : 2303.06523 . Бибкод : 2023ApJ...955L...6Y. дои : 10.3847/2041-8213/acf216 . ISSN  0004-637X.
18. Сендес, Ю.; Александр, К.Д.; Бергер, Э.; Эфтекхари, Т.; Уильямс, ПКГ; Чорнок, Р. (1 октября 2021 г.). «Радионаблюдения обычного оттока в результате приливного разрушения AT2019dsg». Астрофизический журнал . 919 (2): 127. arXiv : 2103.06299 . Бибкод : 2021ApJ...919..127C. дои : 10.3847/1538-4357/ac110a . ISSN  0004-637X.
19. Эфтехари, Т.; Бергер, Э.; Заудерер, бакалавр; Маргутти, Р.; Александр, КД (20 февраля 2018 г.). «Радиомониторинг события приливного разрушения Swift J164449.3+573451. III. Реактивная энергетика позднего времени и отклонение от равнораспределения». Астрофизический журнал . 854 (2): 86. arXiv : 1710.07289 . Бибкод : 2018ApJ...854...86E. дои : 10.3847/1538-4357/aaa8e0 .
20. Хенсли, Керри (08.11.2023). «Почему самолеты разрушенных звезд так редки?». ААС Нова . Проверено 4 декабря 2023 г.
21. Хиллз, JG (март 1975 г.). «Возможный источник энергии сейфертовских галактик и QSO». Природа . 254 (5498): 295–298. Бибкод : 1975Natur.254..295H. дои : 10.1038/254295a0. hdl : 2027.42/62978 . ISSN  0028-0836.
22. Лейси, Дж. Х.; Таунс, Швейцария; Холленбах, ди-джей (ноябрь 1982 г.). «Природа центрального парсека Галактики». Астрофизический журнал . 262 : 120. Бибкод : 1982ApJ...262..120L. дои : 10.1086/160402. ISSN  0004-637X.
23. Гезари, Суви (2014). «Приливное разрушение звезд сверхмассивными черными дырами». Физика сегодня . 67 (5): 37–42. Бибкод : 2014PhT....67e..37G. дои : 10.1063/PT.3.2382 . ISSN  0031-9228.
24. Блум, Джошуа (2011). «Возможный релятивистский выброс из массивной черной дыры, питаемой приливно-разрушенной звездой» (PDF) . Наука . 333 (6039): 203–206. arXiv : 1104.3257 . Бибкод : 2011Sci...333..203B. дои : 10.1126/science.1207150. ПМИД  21680812.
25. Сендес, Иветт (8 декабря 2021 г.). «Как черные дыры поглощают звезды?». Астрономический журнал . Проверено 7 мая 2024 г.
26. ван Велцен, Сьерт (2016). «Радиоструя от оптической и рентгеновской яркой звездной вспышки приливного разрушения ASASSN-14li». Наука . 351 (6268): 62–65. arXiv : 1511.08803 . Бибкод : 2016Sci...351...62В. doi : 10.1126/science.aad1182. ПМИД  26612833.
27. Цзян, Нин; Доу, Лиминг; Ван, Тинггуй; Ян, Ченвэй; Лю, Цзяньвэй; Чжоу, Хунъянь (1 сентября 2016 г.). «Мудрое обнаружение инфракрасного эха при приливном разрушении ASASSN-14li». Письма астрофизического журнала . 828 (1): Л14. arXiv : 1605.04640 . Бибкод : 2016ApJ...828L..14J. дои : 10.3847/2041-8205/828/1/L14 . S2CID  119159417.
28. Сендес, Ю.; Бергер, Э.; Александр, К.Д.; Гомес, С.; Хажела, А.; Чорнок, Р.; Ласкар, Т.; Маргутти, Р.; Мецгер, Б.; Битенхольц, МФ; Бретауэр, Д.; Виринга, Миннесота (1 октября 2022 г.). «Слегка релятивистский отток начался через два года после приливного разрушения AT2018hyz». Астрофизический журнал . 938 (1): 28. arXiv : 2206.14297 . Бибкод : 2022ApJ...938...28C. дои : 10.3847/1538-4357/ac88d0 .
29. Мацумото, Тацуя; Пиран, Цви (2 мая 2023 г.). «Обобщенный метод равнораспределения под произвольным углом обзора». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 522 (3): 4565–4576. arXiv : 2211.10051 . дои : 10.1093/mnras/stad1269 .
30. Гарнер, Роб (25 сентября 2019 г.). «TESS обнаружила первую черную дыру, разрушающую звезды». НАСА . Проверено 28 сентября 2019 г.
31. Николл, М.; Веверс, Т.; Оутс, СР; Александр, К.Д.; Лелудас, Г.; Онори, Ф.; Джеркстранд, А.; Гомес, С.; Кампана, С. (14 сентября 2020 г.). «Отток приводит к оптическому подъему ближайшего, быстро развивающегося приливного события AT2019qiz». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 499 (1): 482–504. arXiv : 2006.02454 . Бибкод : 2020MNRAS.499..482N. дои : 10.1093/mnras/staa2824 . S2CID  219305100.
32. Андреони, Игорь (2022). «Очень яркая струя в результате разрушения звезды массивной черной дырой» (PDF) . Природа . 612 (7940): 430–434. arXiv : 2211.16530 . Бибкод : 2022Natur.612..430A. дои : 10.1038/s41586-022-05465-8. ПМИД  36450988.
33. Линь, Дачэн (25 июля 2020 г.). «ATel # 13895: ASASSN-20hx — кандидат на событие жесткого приливного разрушения» . Телеграмма астронома . Проверено 25 июля 2020 г.
34. Хинкль, Дж.Т.; и другие. (24 июля 2020 г.). «Атель № 13893: Классификация ASASSN-20hx как кандидата на событие приливного разрушения». Телеграмма астронома . Проверено 24 июля 2020 г.

Внешние ссылки

• Каталог Open TDE, каталог заявленных приливных нарушений.