Sur la figure, nous voyons une coupe transversale de ce qui se passe lorsque la matière de l'étoile perturbée est dévorée par le trou noir. Un disque d'accrétion est formé (disque) par le matériau. Il y a trop de matière pour qu'elle passe dans le trou noir d'un coup. Il est chauffé au cours du processus et émet de grandes quantités de lumière et de rayonnement, visible de la Terre (double flèche). Le modèle informatique du Dr Jane Dai prend en compte la différence d'angle de vue par rapport à la Terre, ce qui signifie que nous sommes maintenant en mesure de catégoriser correctement les variations dans les observations. Cela signifie que nous pouvons étudier les propriétés du trou noir, et découvrez un corps céleste que nous ne serions pas en mesure de voir autrement. Crédit :Institut Niels Bohr
Une étoile qui erre trop près du trou noir supermassif au centre de sa galaxie sera déchirée par la gravité du trou noir dans un violent cataclysme appelé événement de perturbation des marées (TDE), produisant un éclat lumineux de rayonnement. Une nouvelle étude menée par des astrophysiciens théoriques de l'Institut Niels Bohr de l'Université de Copenhague et de l'UC Santa Cruz fournit un modèle unifié qui explique les observations récentes de ces événements extrêmes.
L'étude de rupture, Publié dans Lettres de revues astrophysiques , offre une nouvelle perspective théorique pour un domaine de recherche en pleine croissance.
"Ce n'est qu'au cours de la dernière décennie que nous avons pu distinguer les TDE d'autres phénomènes galactiques, et le nouveau modèle nous fournira le cadre de base pour comprendre ces événements rares, " a déclaré le co-auteur Enrico Ramirez-Ruiz, professeur et titulaire d'une chaire d'astronomie et d'astrophysique à l'UC Santa Cruz et Niels Bohr Professor à l'Université de Copenhague.
Dans la plupart des galaxies, le trou noir central est au repos, ne consommant activement aucune matière et donc n'émettant aucune lumière. Les événements de perturbation des marées sont rares, n'arrive qu'une fois tous les 10, 000 ans dans une galaxie typique. Quand une étoile malchanceuse se déchire, cependant, le trou noir est "suralimenté" de débris stellaires pendant un certain temps et émet un rayonnement intense.
"Il est intéressant de voir comment les matériaux pénètrent dans le trou noir dans des conditions aussi extrêmes, " a déclaré le premier auteur Jane Lixin Dai, professeur assistant à l'Université de Copenhague, qui a dirigé l'étude. "Alors que le trou noir mange le gaz stellaire, une grande quantité de rayonnement est émise. Le rayonnement est ce que nous pouvons observer, et en l'utilisant, nous pouvons comprendre la physique et calculer les propriétés du trou noir. Cela rend extrêmement intéressant d'aller à la chasse aux événements de perturbation des marées."
Alors que la même physique devrait se produire dans tous les événements de perturbation des marées, dont environ deux douzaines ont été observées jusqu'à présent, les propriétés observées de ces événements ont montré une grande variation. Certains émettent principalement des rayons X, tandis que d'autres émettent principalement de la lumière visible et ultraviolette. Les théoriciens ont eu du mal à comprendre cette diversité et à assembler différentes pièces du puzzle en un modèle cohérent.
Angle de vue
Dans le nouveau modèle, c'est l'angle de vue de l'observateur qui explique les différences dans les observations. Les galaxies sont orientées aléatoirement par rapport à la ligne de mire des observateurs sur Terre, qui voient différents aspects d'un événement de perturbation de marée en fonction de son orientation.
"C'est comme s'il y avait un voile qui recouvrait une partie d'une bête, " expliqua Ramirez-Ruiz. " Sous certains angles, nous voyons une bête exposée, mais sous d'autres angles, nous voyons une bête couverte. La bête est la même, mais nos perceptions sont différentes."
Le modèle développé par Dai et ses collaborateurs combine des éléments de la relativité générale, champs magnétiques, radiation, et hydrodynamique des gaz. Il montre ce que les astronomes peuvent s'attendre à voir lorsqu'ils observent les événements de perturbation des marées sous différents angles, permettant aux chercheurs d'inscrire différents événements dans un cadre cohérent.
Les projets d'enquête prévus pour les prochaines années devraient fournir beaucoup plus de données sur les événements de perturbation des marées et contribueront à élargir considérablement ce domaine de recherche, selon Dai. Il s'agit notamment de l'enquête transitoire Young Supernova Experiment (YSE), dirigé par le DARK Cosmology Center de l'Institut Niels Bohr et de l'UC Santa Cruz, et les grands télescopes synoptiques en construction au Chili.
"Nous observerons des centaines à des milliers d'événements de perturbation des marées dans quelques années. Cela nous donnera beaucoup de" laboratoires "pour tester notre modèle et l'utiliser pour mieux comprendre les trous noirs, " dit Dai.
En plus de Dai et Ramirez-Ruiz, les coauteurs incluent Jonathan McKinney, Nathanaël Roth, et Cole Miller à l'Université du Maryland, Parc du Collège. Des outils informatiques de pointe ont été utilisés pour résoudre le casse-tête, et les simulations ont été réalisées par Dai et Roth sur le grand cluster informatique récemment acquis rendu possible grâce à une subvention de la Fondation Villum pour Jens Hjorth, chef du centre de cosmologie DARK, ainsi que des clusters financés par la National Science Foundation des États-Unis et la NASA.
