Teleskop Nancy Grace Roman ma pomóc astronomom odnajdywać bardzo odległe, a więc dawne supermasywne czarne dziury, obserwując krótkie, jasne rozbłyski powstające wtedy, gdy taka czarna dziura rozrywa gwiazdę. To ważne, bo takie epizody mogą ujawnić populację „lżejszych” supermasywnych czarnych dziur we wczesnym Wszechświecie i podpowiedzieć, jak najszybciej rosły.
Gdy gwiazda podejdzie zbyt blisko, czarna dziura nie zawsze po prostu ją wciąga. Ogromne siły pływowe potrafią najpierw gwiazdę rozciągnąć i rozerwać, a powstały materiał zaczyna krążyć wokół czarnej dziury w formie gorącego pierścienia. Najprościej mówiąc, to wtedy robi się jasno: taki rozbłysk może na tygodnie przebić blask całej galaktyki i zdradzić obecność obiektu, którego inaczej nie dałoby się łatwo zauważyć.
Rozbłyski po rozerwaniu gwiazd zdradzają niewidoczne obiekty.
W astronomii takie zjawisko nazywa się zdarzeniem rozerwania pływowego. Jak opisano w artykule Universe Today, naukowcy szczególnie chcą zbierać ich jak najwięcej w różnych epokach kosmicznych, bo to jedna z nielicznych dróg do wykrywania supermasywnych czarnych dziur o stosunkowo mniejszych masach. W przypadku jeszcze większych „potworów” gwiazda może zostać pochłonięta zbyt szybko, by powstał charakterystyczny rozbłysk.
Dlaczego liczenie tych rozbłysków mówi coś o historii Wszechświata?
Nowe badanie w The Astrophysical Journal prognozuje, ile takich zdarzeń mogą wykrywać różne przeglądy nieba. Klucz jest prosty: tempo pojawiania się rozbłysków powinno zmieniać się wraz z odległością, czyli z czasem w historii Wszechświata, bo zmieniała się też typowa „wielkość” i liczebność czarnych dziur. Autorzy budują model uwzględniający czynniki, które również ewoluują z odległością, jak zagęszczenie gwiazd w jądrach galaktyk, częstsze zderzenia galaktyk czy zasłanianie przez pył.
Roman ma zobaczyć mniej zdarzeń, ale znacznie dalej.
W centrum planu obserwacyjnego Romana ma być przegląd, w którym teleskop wielokrotnie będzie wracał do tego samego obszaru nieba, żeby wyłapywać zjawiska przejściowe. Z prognoz wynika, że Roman wykryje około 100 rozerwań pływowych rocznie. To mniej niż liczby przewidywane dla naziemnego przeglądu LSST w Obserwatorium Very Rubin, ale za to Roman, jako teleskop działający w podczerwieni w kosmosie, ma sięgać do dużo bardziej odległych, starszych epok. Autorzy podkreślają też, że próbka z Romana ma być wyjątkowo „czysta” i dobrze scharakteryzowana.
Po co to wszystko w praktyce? Chodzi o początki czarnych dziur.
We wczesnym Wszechświecie obserwuje się bardzo masywne czarne dziury, których pochodzenie wciąż jest trudne do wyjaśnienia. W badaniu wskazano, że statystyka rozerwań pływowych może pomóc rozróżniać scenariusze wzrostu: czy czarne dziury zaczynały jako liczniejsze „lżejsze zalążki”, czy rzadziej powstawały od razu jako „cięższe” obiekty. Sama liczba rozbłysków i ich rozkład z odległością mają dostarczyć ograniczeń dla modeli populacji czarnych dziur i tego, jak zmieniała się ona w czasie.
Ilustracja została przygotowana z użyciem AI na bazie oryginalnego zdjęcia w celu zachowania spójności wizualnej.
Pełna treść źródłowa: Universe Today
