Cahaya terpolarisasi mengungkapkan nasib akhir bintang “Spaghetti” oleh lubang hitam

Ketika para astronom pertama kali mengamati sebuah bintang yang tercabik-cabik, atau “spaghetti,” setelah sangat dekat dengan lubang hitam supermasif pada tahun 2019, mereka menentukan bahwa sebagian besar materi bintang ditembakkan ke luar dalam angin kencang dari cahaya optik yang dipancarkan oleh ledakan. . Sekarang, para astronom dari University of California, Berkeley (UCB) telah menganalisis polarisasi cahaya itu untuk menentukan bahwa awan itu kemungkinan berbentuk simetris bola, menambahkan lebih banyak bukti untuk angin kencang tersebut.

“Ini adalah pertama kalinya ada orang yang menyimpulkan bentuk awan gas di sekitar bintang pasang surut,” katanya. Rekan penulis Alex Filippenko berkata:, astronom UCB. Hasil terbaru muncul di kertas terakhir Diterbitkan di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.

seperti kita Saya sebutkan sebelumnya, sebuah objek yang melewati cakrawala peristiwa lubang hitam – termasuk cahaya – ditelan dan tidak dapat melarikan diri, meskipun lubang hitam juga pemakan kacau. Ini berarti bahwa bagian dari zat tubuh sudah dikeluarkan dalam pancaran yang kuat. Jika objek ini adalah bintang, maka proses robeknya (atau “robek”) oleh gaya gravitasi lubang hitam yang kuat terjadi di luar cakrawala peristiwa, dan sebagian massa asli bintang itu terlempar keluar dengan keras. Ini bisa berbentuk cincin berputar dari bahan (alias Disk akumulasi) di sekitar lubang hitam memancarkan sinar-X yang kuat dan cahaya tampak. Jet adalah salah satu cara para astronom dapat secara tidak langsung menyimpulkan keberadaan lubang hitam.

Pada tahun 2018, para astronom mengumumkan foto langsung pertama Kejatuhan dari robekan bintang oleh lubang hitam 20 juta kali massa matahari kita ke dalam sepasang galaksi bertabrakan yang disebut Arp 299 150 juta tahun cahaya dari Bumi. Setahun kemudian, astronom mencatat Pergolakan kematian terakhir Sebuah bintang yang terkoyak oleh lubang hitam supermasif sedemikian “peristiwa gangguan pasang surut(TDE), alias AT 2019qiz. Bintang dengan kira-kira setengah massanya diberi makan – atau terakumulasi – pecah menjadi lubang hitam satu juta kali massa Matahari, dan setengah lainnya terlempar keluar.

Semburan cahaya yang kuat ini sering tersembunyi di balik tirai debu dan puing antarbintang, sehingga menyulitkan para astronom untuk mempelajarinya secara lebih rinci. Namun pada 2019, qiz ditemukan tak lama setelah bintang itu terkoyak tahun lalu, sehingga lebih mudah dipelajari secara detail, sebelum tirai debu dan puing terbentuk sempurna. Para astronom melakukan pengamatan lanjutan di seluruh spektrum elektromagnetik selama enam bulan ke depan, menggunakan beberapa teleskop di seluruh dunia. Pengamatan ini memberikan bukti langsung pertama bahwa gas yang mengalir selama turbulensi dan akumulasi menghasilkan cahaya yang kuat dan emisi radio yang diamati sebelumnya.

Para astronom mengetahui bahwa cahaya optik yang dipancarkan memiliki polarisasi kecil sebesar 1 persen berdasarkan pengamatan dari Teleskop Shin 3 meter di Observatorium Danau dekat San Jose, California. Observatorium termasuk spektrometer untuk menentukan polarisasi cahaya optik. Cahaya dapat menjadi terpolarisasi setelah elektron tersebar di awan gas. Karena seberapa jauh TDE ini, biasanya hanya muncul sebagai titik cahaya, dan polarisasi adalah salah satu dari sedikit properti yang mengisyaratkan bentuk objek.

berdasarkan Rekan penulis Kishore Patra, sebagian besar cahaya yang dipancarkan oleh disk akresi akan dimulai dalam sistem sinar-X, tetapi saat melewati awan gas, cahaya ini terus kehilangan energi berkat berbagai hamburan, penyerapan, dan emisi ulang, yang akhirnya menghasilkan itu muncul dalam fotosistem yang mengatur. Hamburan akhir kemudian menentukan keadaan polarisasi foton, kata Batra. “Jadi, dengan mengukur polarisasi, kita dapat menyimpulkan geometri permukaan di mana hamburan terakhir terjadi.”

Berdasarkan pengukuran polarisasi pada Oktober 2019 yang menunjukkan polarisasi nol, para ilmuwan Berkeley menghitung bahwa cahaya berasal dari awan berbentuk bola dengan radius permukaan sekitar 100 unit astronomi (au), atau sekitar 100 kali lebih besar dari orbit Bumi. Namun, pengukuran yang dilakukan sebulan kemudian mengungkapkan polarisasi cahaya sebesar 1 persen, yang menunjukkan bahwa awan telah melemah dan sedikit asimetris.

“Pengamatan ini mengecualikan kelas solusi yang telah diusulkan secara teoritis dan memberi kita batasan yang lebih kuat tentang apa yang terjadi pada gas di sekitar lubang hitam,” Batra berkata. “Orang-orang telah melihat bukti lain dari angin yang keluar dari peristiwa ini, dan saya pikir studi polarisasi ini pasti membuat bukti itu lebih kuat, dalam arti bahwa Anda tidak akan mendapatkan geometri bola tanpa angin yang cukup. Fakta menarik di sini adalah bahwa sebagian besar materi dalam Sebuah bintang yang berputar ke dalam tidak akhirnya jatuh ke dalam lubang hitam – itu hanya meledak menjauh dari lubang hitam.”

DOI: Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society, 2022. 10.1093/Manras/Stack 1727 (Tentang DOI).