Sådan ser det ud når et sort hul fortærer en stjerne – Københavns Universitet

SCIENCE > Presse > Nyheder > 2018 > Sådan ser det ud når e...

30. maj 2018

Sådan ser det ud når et sort hul fortærer en stjerne

astrofysik

En ny computermodel udviklet på Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet giver forskere mulighed for at nærstudere sorte huller, når de opsluger stjerner og materiale i galaksen. Et gennembrud der gør det muligt at beregne det sorte huls egenskaber og forstå et sjældent og stort set usynligt fænomen.

På figuren ses et tværsnit af den situation, der opstår, når den sønderslidte stjerne suges ind i det sorte hul. Der dannes en ophobning af fortættet materiale (disk), da der er for meget materiale til at det kan passere ind i det sorte hul på en gang. Det varmes op i processen og udsender store mængder lys og røntgenstråling undervejs (Dobbeltpilen), som kan observeres fra Jorden.



Forskere fra DARK Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet, er for nylig lykkedes med at skabe en længe ønsket computermodel, som er nødvendig i arbejdet med at undersøge og forstå meget voldsomme begivenheder, der af og til finder sted i galaksernes centrum, som når fx et sort hul opsluger en stjerne. 

”Gennembruddet har givet nye perspektiver på et hurtigt voksende forskningsfelt, og det er kun gennem det seneste årti, at vi er blevet i stand til at adskille bl.a. de sorte hullers fortæring af stjerner fra andre galaktiske fænomener. Modellen vil give os de grundlæggende rammer for at forstå disse sjældne begivenheder,” siger Professor Enrico Ramirez-Ruiz fra Niels Bohr Institutet, som er medforfatter på studiet.

På jagt efter en usynlig stjerne-dræber

I centrum af enhver, større galakse er der et supertungt sort hul, millioner eller milliarder gange tungere end solen. Det er vanskeligt at observere flertallet af dem, da de normalt ikke udsender nogen form for lys eller stråling. Det sker først, når materiale af en eller anden art bliver trukket ind i det sorte huls ekstremt stærke tyngdefelt.

Ved sjældne lejligheder, faktisk så sjældent som hver 10.000 år, rent statistisk, passerer en stjerne meget tæt forbi det supertunge sorte hul, og det stærke tyngdefelt slider stjernen i stykker. Denne type begivenhed beskrives med udtrykket ”Tidal Disruption Events” (TDEs). Når en sådan begivenhed finder sted, bliver det sorte hul ”overfodret” med materialet fra stjernen i et stykke tid.

”Det er interessant at se, hvordan materialet fra stjernen opfører sig under så ekstreme betingelser. Når det sorte hul fortærer materialet fra stjernen, udsendes en voldsom mængde stråling. Strålingen kan vi observere, og vi kan undersøge og forstå de fysiske fænomener, der finder sted. Dermed bliver det muligt at beregne det sorte huls egenskaber, som vi ellers ikke har adgang til. Det gør det meget interessant at gå på jagt efter disse sjældne begivenheder,” siger Dr. Jane Dai, som står for studiet.

Dr. Jane Lixin Dai, teoretisk astrofysiker og Professor Enrico Ramirez, begge fra DARK Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet, er for nylig lykkedes med at skabe en længe ønsket computermodel, som er nødvendig i arbejdet med at undersøge og forstå bl.a. sorte huller.

En helt ny synsvinkel på galakserne

De samme fysiske fænomener forventes at finde sted i alle Tidal Disruption Events. Men de egenskaber, som hidtil har kunnet ses i de forholdsvis få observationer, der er indsamlet indtil nu, har udvist store variationer: Nogle udsender primært røntgenstråling, mens andre primært udsender synligt lys og UV lys. Denne variation har været en kilde til undren, og en bedre forståelse af den har dermed været meget efterspurgt. For hvordan passer disse forskellige puslespilsbrikker sammen? I modellen, som Jane Dai har udviklet, er det synsvinklen på begivenhederne, der har gjort den store forskel.

”Astronomer observerer alting fra Jorden, men galakserne er spredt ud over hele universet. Det er som om et slør er kastet hen over et stort dyr. Fra nogle vinkler ser man noget af dyrets hud, og fra andre ser man kun slørets overflade. Dyret er det samme, men vores opfattelse og dermed forståelse er forskellig, afhængig af vinklen”, fortæller Professor Enrico Ramirez-Ruiz.

Med computermodellen er der nu mulighed for at have en begrundet forventning om, hvad man ser, når man observerer Tidal Disruption Events fra forskellige vinkler. Det sætter forskerne i stand til at kategorisere alle de forskellige variationer i observationerne.

Læs mere om forskningen her