Een nieuw model ontwikkeld door astrofysici van de Universiteit van Californië, Berkeley, biedt een gedetailleerde verklaring voor de mysterieuze processen die plaatsvinden wanneer een superzwaar zwart gat een ster overspoelt, en biedt inzicht in het lot van de materie die in deze kosmische kolossen valt.

Het getijdenverstoringsgebeurtenismodel:

Het model simuleert wat bekend staat als een 'getijdenverstoring', waarbij een ster die te dicht bij een superzwaar zwart gat passeert, uit elkaar wordt gescheurd door de intense zwaartekracht. Dit proces genereert een heldere uitbarsting die over het hele elektromagnetische spectrum kan worden waargenomen, maar de exacte mechanismen achter de emissie en evolutie van de uitbarsting zijn onduidelijk gebleven.

Het nieuwe model, gepubliceerd in het tijdschrift "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society", pakt deze onzekerheid aan door verschillende fysieke processen op te nemen die plaatsvinden tijdens de getijdenverstoring:

1. Stellaire disruptie en accretieschijfformatie: Het model begint met het verwijderen van de buitenste lagen van de ster, waardoor een stroom puin ontstaat die spiraalvormig naar het zwarte gat toe draait. Deze materiaalstroom nestelt zich vervolgens in een accretieschijf rond het zwarte gat.

2. Schokken en thermische emissie: Terwijl de puinstroom richting het zwarte gat valt, krijgt hij te maken met sterke schokken die het gas tot extreem hoge temperaturen verhitten. Dit genereert een intense thermische emissie, die aanzienlijk bijdraagt ​​aan de waargenomen optische en ultraviolette straling tijdens de getijdenverstoring.

3. Jetvorming en gammastraling: De accretieschijf die rond het zwarte gat wordt gevormd, is onstabiel en vatbaar voor het lanceren van krachtige materiestralen. Deze jets, aangedreven door magnetische krachten, produceren gammastraling die vaak wordt gedetecteerd bij getijdenverstoringen. Het model bevat gedetailleerde berekeningen van deze straalvormings- en emissieprocessen.

4. Schijfevolutie en variabiliteit: Het model volgt de temporele evolutie van de accretieschijf terwijl deze significante veranderingen ondergaat tijdens de getijdenverstoring. De eigenschappen van de schijf, zoals dichtheid en temperatuur, evolueren, wat in de loop van de tijd tot variaties in de waargenomen emissie leidt. Dit verklaart de waargenomen lichtcurven en spectrale kenmerken van getijdenverstoringsgebeurtenissen.

Observationele implicaties en toekomstige tests:

Het nieuwe model biedt een alomvattend raamwerk dat veel van de waargenomen kenmerken van getijdenverstoringsgebeurtenissen verklaart, zoals heldere fakkels, variabele emissie en observaties met meerdere golflengten. Het biedt ook voorspellingen die kunnen worden getest door verdere observaties en theoretische studies:

1. Handtekeningen thermische emissie: Het model voorspelt specifieke kenmerken van thermische emissies die voortkomen uit de geschokte puinstroom, die kunnen worden gedetecteerd met toekomstige observatoria in de ruimte.

2. Jet-eigenschappen: Het model doet voorspellingen over de eigenschappen van straalvliegtuigen die worden gelanceerd tijdens getijdenverstoringen, inclusief hun openingshoeken en levensduur, die kunnen worden onderzocht met radio- en röntgenobservaties.

3. Schijfaanwas en variabiliteit: De voorspellingen van het model met betrekking tot de evolutie van de accretieschijf kunnen verder worden getest door getijdenverstoringen in de loop van de tijd te monitoren en hun variabiliteitspatronen te bestuderen.

Het nieuwe model vertegenwoordigt een belangrijke stap voorwaarts in ons begrip van getijdenverstoringen en biedt waardevolle hulpmiddelen voor het interpreteren van toekomstige waarnemingen van deze fascinerende astrofysische verschijnselen. Het benadrukt de wisselwerking tussen zwaartekrachtfysica en hoogenergetische astrofysica in de extreme omgevingen nabij superzware zwarte gaten.