Tidal Disruption イベントの謎解き

宇宙は星の命さえ壊れる可能性がある乱暴な場所だ。 これは、星が「悪い」近所、特に超巨大質量の近くにある自分を発見したときに発生します。 ブラックホール。

私たちの太陽よりも数百万または何十億倍も大きい質量を誇るこのブラックホールは、一般的に静かな銀河の中心に位置しています。 星がブラックホールに近づくほど、超巨大質量ブラックホールでますます大きくなる重力引っ張りを受けるようになり、結局星の完全性を維持する力を圧倒するようになります。 これにより、星が邪魔になったり破壊されたりする、Tidal Disruption Event（TDE）として知られるイベントが発生します。

「星が引き裂かれた後、ガスはブラックホールの周りに沈着円盤を形成します。 円盤からの明るい爆発は、ほぼすべての波長で、特にX線を検出する光学望遠鏡と衛星で観察できます。 ESO （ピンカ）。

最近まで、研究者たちはTDEを検出できる実験が多くなかったため、少数のTDEだけを知っていました。 しかし、近年、科学者たちはより多くのTDEを観察するために必要なツールを開発しました。 興味深いことにはあまり驚くべきことではありませんが、これらの観察は研究者が現在研究している新しい謎につながりました。

「光学望遠鏡を用いた大規模実験で観察した結果、可視光線の爆発がはっきりと検出されるにもかかわらず、多数のTDEがX線を生成しないことがわかりました。 この発見は、TDEで分裂した抗原物質の進化に関する私たちの基本的な理解と矛盾しています。」とLiodakisは言います。

Tidal Disruption Eventでは、星は超巨大質量ブラックホールに十分近く移動し、ブラックホールの重力が星を曲げ、星が破壊されます（画像1）。 破壊された星から出た恒星物質は、ブラックホールの周りに楕円形の流れを形成します（画像2）。 ガスがブラックホールを回ってから戻ってくる途中で衝突しながら、ブラックホールの周りに潮の衝撃が形成されます（画像3）。 潮の衝撃は光学および紫外線の波長で観察できる偏光の明るい爆発を作り出します。 時間の経過とともに破壊された星からのガスは、ブラックホールの周りに沈着円盤を形成し（画像4）、そこからゆっくりブラックホールに引き寄せられます。 注：画像のサイズが正しくありません。 クレジット: Jenni Jormanainen

ジャーナルで発表された研究 科学 ESOとともに、フィンランドの天文学センターが率いる国際天文学者チームは、TDEからの偏光がこの謎を解くための鍵になることを示唆しています。

ブラックホールの周りにX線の明るい沈着円盤を形成する代わりに、多くのTDEで検出された光学および紫外線で観察された爆発は、潮の衝撃で発生する可能性があります。 これらの衝撃は、破壊された星からのガスがブラックホールを回って帰る途中で衝突しながら、ブラックホールから離れた場所に形成されます。 Ｘ線の明るい付着円盤は、これらの事象においてはるかに後で形成されるであろう。

「光の偏光は、天体物理システムの基本プロセスに関する固有の情報を提供できます。 私たちがTDEで測定した偏光は、これらの潮の衝撃でしか説明できませんでした。」

偏光は研究者が星の破壊を理解するのを助けました。

チームは2020年末にガイア衛星からAT 2020motに指定された近くの銀河系で発生した核過渡現象について公開警報を受けました。 その後、研究者たちは、トルク大学が所有するノルディック光学望遠鏡（NOT）で行われた光学偏光および分光観察を含む広範囲の波長でAT 2020motを観察しました。 NOTで行われた観察は、この発見を可能にするために特に重要な役割を果たしました。 また、高校生を対象とした天文観測科目の一環として偏光観測を実施した。

「我々が研究に使用した北欧光学望遠鏡と偏光計は、超巨大質量ブラックホールとその環境を理解しようとする私たちの努力に重要な役割を果たしました。

研究者らは、AT 2020motから出る光が高度に偏光し、時間とともに変化することを発見した。 数回の試みにもかかわらず、ラジオやX線望遠鏡のどれも爆発が最高潮に達する前、途中、さらに数ヶ月後に事件で発生した放射線を検出できませんでした。

「AT2020motがどれだけ極化したかを見たとき、私たちは周囲のガスを蓄積する超大型ブラックホールの周りで頻繁に観察するため、ブラックホールからジェットが噴出することをすぐに考えました。 しかし、ジェット機は見つかりませんでした。」

天文学者チームは、データは、恒星ガスの流れがそれ自体と衝突し、ブラックホールの周りの軌道の中心点と中心点の近くで衝撃を形成するシナリオに最も近いものに一致することに気づきました。 その後、衝撃は恒星流の磁場を増幅して整列させ、自然に高度に偏光した光につながります。 光学偏光レベルが高すぎるため、ほとんどのモデルでは説明できず、時間の経過とともに変化するという事実がさらに困難になりました。

観測当時、FINCAの天文学者であり、現在ノルウェー科学技術大学（NTNU）で働いているKarri Koljonenは、「私たちが見たすべてのモデルは、潮の衝撃モデルを除いて観測を説明できませんでした」と述べています。

研究者たちはTDEからの偏光を観察し続け、すぐに星が崩壊した後に何が起こるのかをさらに発見します。

参照：I. Liodakis、KII Koljonen、D. Blinov、E. Lindfors、KD Alexander、T. Hovatta、M. Berton、A. Hajela、J. Jormanainen、K. Kouroumpatzakis、N. MandarakasおよびK. Nilsson、2023年5月11日、Science。
DOI：10.1126/science.abj9570