Urmăriți o stea cum este distrusă de o gaură neagră supermasivă în prima simulare de acest gen

Gigant gauri negre în centrele galaxiilor ca a noastră Calea lactee se știe că mănâncă ocazional stelele din apropiere.

Acest lucru duce la un proces dramatic și complex așa cum este steaua care plonjează spre gaura neagră supermasivă spaghetificat şi sfâşiat în bucăţi. Focurile de artificii rezultate sunt cunoscute ca un eveniment de perturbare a mareelor.

Într-o studiu nou publicat astăzi în Scrisorile din jurnalul astrofizicam produs cele mai detaliate simulări până în prezent cu privire la modul în care acest proces evoluează pe parcursul unui an.

Înrudit: Astronomii găsesc gustarea preferată a găurii negre: „Steaua pare să trăiască pentru a muri în altă zi”

O gaură neagră sfâșie un soare

Astronomul american Jack G. Hills și astronomul britanic Martin Rees au teoretizat pentru prima dată despre evenimentele de perturbare a mareelor ​​în anii 1970 și 80. teoria lui Rees a prezis că jumătate din resturile de la stele vor rămâne legate de gaura neagră, ciocnindu-se cu sine pentru a forma un vârtej fierbinte și luminos de materie cunoscut sub numele de disc de acumulare. Discul ar fi atât de fierbinte, încât ar trebui să radieze o cantitate copioasă de raze X.

Dar, spre surprinderea tuturor, s-a descoperit că majoritatea celor peste 100 de evenimente candidate de perturbare a mareelor ​​descoperite până în prezent strălucesc în principal la lungimi de undă vizibile, nu la raze X. Temperaturile observate în resturile sunt de doar 10.000 de grade Celsius. Este ca suprafața unui stea moderat caldănu milioanele de grade așteptate de la gazul fierbinte din jurul unei găuri negre supermasive.

Și mai ciudată este dimensiunea dedusă a materialului strălucitor din jurul găurii negre: de câteva ori mai mare decât a noastră Sistemul Solar și extinzându-se rapid departe de gaura neagră la câteva procente din viteza luminii.

Având în vedere că chiar și o gaură neagră de un milion de masă solară este doar puțin mai mare decât a noastră Soaredimensiunea uriașă a mingii strălucitoare de material dedusă din observații a fost o surpriză totală.

În timp ce astrofizicienii au speculat că gaura neagră trebuie să fie cumva înăbușită de material în timpul perturbării pentru a explica lipsa emisiilor de raze X, până în prezent nimeni nu a fost capabil să arate cum se întâmplă de fapt acest lucru. Aici intervin simulările noastre.

Un slurp și un burp

Găurile negre sunt niște mâncători dezordonați – nu spre deosebire de un copil de cinci ani cu un castron de spaghete. O stea începe ca un corp compact, dar devine spaghetificat: întinsă într-o șuviță lungă și subțire de mareele extreme ale găurii negre.

Pe măsură ce jumătate din materia de la steaua acum mărunțită este înghițită spre gaura neagră, doar 1% din ea este de fapt înghițită. Restul ajunge să fie aruncat în aer din gaura neagră din interior un fel de „burp” cosmic.

Simularea evenimentelor de întrerupere a mareelor ​​cu un computer este dificilă. a lui Newton legi ale gravitaţie nu lucrați lângă o gaură neagră supermasivă, așa că trebuie să includeți toate efectele ciudate și minunate de la a lui Einstein teoria generală a relativitatea.

Dar munca grea este pentru care sunt doctoranzi. Proaspătul nostru absolvent, David Liptai, a dezvoltat o nouă metodă de simulare a lui Einstein, care a permis echipei să experimenteze aruncând stele nebănuitoare în direcția generală a celei mai apropiate găuri negre. Poți chiar fă-o singur.

Simulările rezultate, văzute în videoclipurile de aici, sunt primele care arată evenimentele de perturbare a mareelor, de la slurp la burp.

Ei urmăresc spaghetificarea stelei până la momentul în care resturile cad înapoi pe gaura neagră, apoi o abordare apropiată care transformă pârâul într-un fel de furtun de grădină. Simularea durează mai mult de un an după plonjarea inițială.

A durat mai mult de un an pentru a rula pe unul dintre cele mai puternice supercalculatoare din Australia. Versiunea micșorata arată astfel:

Ce am descoperit?

Spre marea noastră surpriză, am descoperit că 1% din material care cade în gaura neagră generează atât de multă căldură, încât generează un flux extrem de puternic și aproape sferic. (Un pic ca atunci când ai mâncat prea mult curry și din același motiv.)

Gaura neagră pur și simplu nu pot înghiți atât de multașa că ceea ce nu poate înghiți sufocă motorul central și este aruncat în mod constant.

Când sunt observate așa cum ar fi de telescoapele noastre, simulările explică multe. Se pare că cercetătorii anteriori aveau dreptate cu privire la sufocare. Arata cam asa:

Noile simulări dezvăluie de ce evenimentele de perturbare a mareelor ​​arată într-adevăr ca o stea de dimensiunea unui sistem solar care se extinde cu câteva procente din viteza luminii, alimentată de o gaură neagră din interior. De fapt, s-ar putea chiar numi „soarele gaurii negre“.

Acest articol editat este republicat din Conversația sub o licență Creative Commons. Citiți articol original.