Il buco nero supermassiccio rosicchia periodicamente stelle simili al sole 3 volte la massa della Terra

Tra le stelle dell’astronomiaOsservatorio Neil Girls Swift, in inglese). Questo telescopio multispettrale della NASA (raggi X duri e molli, luce ultravioletta e visibile) è ancora operativo nonostante abbia 20 anni dal suo lancio nel 2004. Il team Swift, in una dichiarazione della NASA che accompagna la pubblicazione dell’articolo in Astronomia della natura, Swift è stato migliorato anno dopo anno per consentirgli di sfruttare al meglio i suoi strumenti e di soddisfare le richieste degli astrofisici che studiano nuovi fenomeni.

Swift ha permesso di scoprire ed esaminare le diverse varianti di ciò che chiamiamo Eventi di disturbo delle maree (o TDE), che può essere tradotto come “evento di rottura della marea”. Jean-Pierre Lemenette è stato uno dei pionieri dello studio teorico di questi TDE quasi 40 anni fa insieme a uno dei più grandi teorici dei buchi neri, l’australiano Brandon Carter. I due astrofisici relativisti, all’epoca entrambi all’Osservatorio di Parigi, avevano presentato il loro lavoro anche in un articolo sul famoso quotidiano natura Nel 1982 ne seguì un altro Astronomia e astrofisica nel 1983.

Il satellite Swift della NASA è stato lanciato in orbita a bordo di un razzo Delta 2 il 20 novembre 2004 e sta ancora andando forte. Una rassegna delle sue scoperte. Per una traduzione francese abbastanza accurata, clicca sul rettangolo bianco in basso a destra. La traduzione in inglese dovrebbe apparire successivamente. Cliccate poi sul dado a destra del rettangolo, poi su “Traduzioni” e infine su “Traduci automaticamente”. Scegli “francese”. © NASA Goddard

Eventi di perturbazione mareale parziale e periodica

Hanno spiegato che la TDE si verifica con una stella la cui traiettoria è molto vicina a un buco nero supermassiccio, facendo sì che le forze di marea comprimano la stella fino a produrre quella che chiamano una frittella stellare a causa della distorsione della forma che queste forze causano. La stella potrebbe finire per esplodere in risposta, quindi la stella compatta inghiotte parzialmente i suoi detriti.

Negli ultimi anni si è scoperto quello che sembra essere un TDE parziale, perché le stelle non verrebbero distrutte tutte in una volta, ma verrebbero lentamente consumate da diversi passaggi successivi con l’ambiente di un gigantesco buco nero.

Nell’articolo di oggi, Evans e colleghi ritengono che questo sia esattamente lo scenario applicabile a Swift J023017.0+283603 (o Swift J0230 in breve). Swift ha rilevato uno dei suoi brillamenti il ​​22 giugno 2022, un brillamento avvenuto in una galassia a circa 500 milioni di anni luce di distanza dalla Via Lattea in direzione della costellazione del Triangolo.

I dati di Swift J0230 indicano che una stella simile al Sole orbita attorno a un buco nero di massa intermedia che ha circa 200.000 volte la massa del Sole. In ciascuno dei passaggi più vicini all’orizzonte degli eventi del buco nero, le forze di marea della stella compatta strapperebbero dalla stella l’equivalente di circa 3 masse terrestri.

Il comunicato stampa della NASA spiega che l’interesse per questa scoperta deriva dal fatto che”Il sistema collega insieme altri tipi di TDE parziali ipotizzati e ha permesso agli scienziati di modellare il modo in cui le interazioni tra diversi tipi di stelle e dimensioni del buco nero influenzano ciò che osserviamo. ».

In un precedente articolo Futura ha presentato un caso di possibile TDE parziale rilevato in uno pneumatico Tutti i rilevamenti automatizzati del cielo per le supernovae (Francese, Automated Survey of Supernovas in the Sky), abbreviato ASAS-SN (pronunciato “assassino”). Il fenomeno della rottura parziale dovuta alla forzatura delle maree è stato descritto anche teoricamente dal lavoro di Jean-Pierre Lumenet e Brandon Carter, e traiamo beneficio dall’annuncio dell’identificazione di ASASSN-14ko (le ultime due cifre indicano l’anno, qui 2014 , poi le lettere indicano l’ordine delle rilevazioni) Per richiedere chiarimenti.

Eccoli di nuovo!

Teoria del TDE

« In effetti, le rotture parziali non furono descritte nei miei primi articoli con Brandon Carter (Nature 1982, A&A 1983), ma in un articolo molto più ampio del 1986, purtroppo, meno conosciuto e citato (avrei dovuto suddividerlo in più parti! ) – Pubblicato in ApJ SupplDove ho presentato tutti i risultati tecnici che ho presentato nella mia tesi di dottorato governativa nel 1985.

Le nostre prime indagini furono dedicate alla penetrazione profonda delle stelle nel volume che le circonda, che è definito da quello che viene chiamato il raggio di marea, provocando, come dici giustamente, frittelle transitorie e, Bene, Potenziale mareale di supernova.

In questo caso le stelle vengono completamente distrutte in una sola volta e possono accendersi solo una volta. Ma in un articolo del 1986 (in cui Carter non era coinvolto, ma che di solito firmava come supervisore della tesi), ho calcolato numericamente le interazioni mareali tra il massiccio TN per tutti i parametri forzanti, cioè tutte le distanze dal perielio all’ellittico (in realtà quasi -paraboliche), orbite stellari e diversi tipi di stelle (sequenza principale, gigante rossa, nana bianca…).

Ovviamente, affinché avvengano rotture parziali, la stella non deve penetrare molto in profondità al di sotto del raggio di marea. In effetti, ho suggerito due possibilità.

Il primo è quando la distanza dal perielio è leggermente maggiore del raggio critico della marea; Le forze mareali non sono sufficienti a distruggere la stella ma inducono rotazione, vorticità e oscillazioni dei suoi assi principali attorno a valori medi (Tipo ellittico di Riemann), che producono variazioni periodiche più o meno significative della sua luminosità (non ho calcolato la sua ampiezza, preoccupandomi più delle distorsioni geometriche della stella).

Gli autori dell’articolo su ASASSN-14ko hanno trascurato questa possibilità. Si sono concentrati sul caso in cui la stella attraversa superficialmente il raggio di marea e viene distrutta solo parzialmente.

Ho calcolato che in questo caso la stella non viene distorta a forma di frittella ma in una configurazione tipo “sigaro”, perdendo un po’ della sua materia alle due estremità (in realtà, un effetto “tubetto di dentifricio” più che un sigaro; i diagrammi nel mio articolo sono molto chiari).

Grazie al Neil Girls Swift Observatory della NASA, lanciato nel 2004, gli scienziati hanno scoperto un buco nero in una galassia lontana che rosicchia ripetutamente una stella simile al sole. Per una traduzione francese abbastanza accurata, clicca sul rettangolo bianco in basso a destra. La traduzione in inglese dovrebbe apparire successivamente. Cliccate poi sul dado a destra del rettangolo, poi su “Traduzioni” e infine su “Traduci automaticamente”. Scegli “francese”. © Centro di volo spaziale Goddard della NASA

Infatti, oltre al fattore penetrante, la descrizione del processo di perturbazione o distruzione mareale dipende molto dal tipo di stella. C’è una grande differenza tra una stella solare abbastanza omogenea e una gigante rossa molto disomogenea: il motivo è che gli effetti delle maree sono molto sensibili alla densità del corpo esterno.

Ad esempio, una stella quasi omogenea come il Sole è generalmente più influenzata dal campo di marea rispetto a una gigante rossa e può essere assegnato un raggio di marea critico unico. Ma nel caso di una gigante rossa (o blu, in realtà una stella molto eterogenea), è come se ci fossero due raggi mareali distinti, uno agente sugli strati più esterni, e l’altro, molto più piccolo, su quelli molto più densi. essenza. Pertanto, tra questi due raggi critici, solo gli strati esterni e a bassa densità della gigante verrebbero divisi dalla marea, mentre il nucleo della stella rimarrebbe intatto. La stella potrebbe quindi perdere parte della massa di Giove dal suo involucro ogni volta che attraversa la circonferenza della sua orbita periodica.

Tutti i miei calcoli numerici del 1986 (lineari come parte del raffinato modello stellare che avevamo precedentemente sviluppato con Carter) furono successivamente confermati da simulazioni idrodinamiche 3D (Guillochon, ecc.), che sono giustamente citate nell’articolo su ASASSN-14ko.

Alla fine sono rimasto sorpreso che questo tipo di eventi non fosse stato scoperto prima, perché gli eventi TDE parziali sono statisticamente più frequenti degli eventi TDE completi, di cui abbiamo già un elenco di dozzine di casi. Ma ovviamente questo tipo di monitoraggio è più difficile perché richiede un monitoraggio su diversi anni per individuare la periodicità.

Ora, potrebbe succedere qualcosa del genere a una delle stelle dell’ammasso centrale attorno a Sagittarius A* nella nostra galassia, la Via Lattea?

Ho stimato che la frequenza media del TDE al centro della nostra Galassia, tenendo conto della presunta distribuzione delle stelle attorno ad essa, sarebbe di circa 0,0001/anno. Pertanto, è improbabile che al momento assisteremo a un evento del genere.

Sapete che in questo momento la stella osservata le sta passando più vicino Grado A* , la famosa S2, ha una distanza circonferenziale molto maggiore del raggio di marea. È soggetto ad alcune perturbazioni relative come la precessione orbitale e spostamento verso il rosso Gravità (recentemente osservata dal Gravity Instrument dell’ESO), ma nessun disturbo delle maree.

Qualche anno fa fu annunciato che la nube errante G2 sarebbe passata vicino al buco nero galattico e, a causa della sua bassa densità, sarebbe stata inevitabilmente distrutta, ma non è stato osservato nulla del genere, dimostrando che c’è ancora molto del lavoro da svolgere. È necessario farlo per comprendere meglio i TDE, comprese le osservazioni VLBI Telescopio per l’orizzonte degli eventi di nuova generazione.

Spiegazioni in inglese per la scoperta degli astronomi G2 nel 2011. Per visualizzare la traduzione, cliccare su “CC”, poi su “Traduci traduzione” per scegliere la lingua cliccando nella barra. Scegli “Francese”, quindi “OK”. La traduzione è molto buona. ©SpaceRep, ISO, YouTube