Mengapa lubang hitam tersedak?

Saya membaca bahwa lubang hitam kadang-kadang dapat "tersedak" pada bintang:

"... materi bintang yang terganggu menghasilkan begitu banyak radiasi sehingga mendorong kembali ke infall. Lubang hitam tersedak pada materi infalling yang cepat."

Mengapa lubang hitam tersedak? Bagaimana para astronom dapat mengamati peristiwa langka ini?

Ada batas seberapa cepat lubang hitam dapat mengeluarkan materi. Ketika sebuah bintang mendekati lubang hitam, bintang itu mungkin terganggu dan ditarik terpisah. Materi dari bintang kemudian akan jatuh ke lubang hitam dan saat itu terjadi, energi potensial gravitasi akan memanaskannya. Sekarang bahan bintang biasanya tidak akan bisa jatuh langsung ke lubang hitam - momentum sudut harus dilestarikan, jadi pertama-tama ia akan membentuk "piringan akresi". Viskositas dalam disk dapat mengangkut momentum sudut ke arah luar, yang memungkinkan material untuk jatuh melalui horizon peristiwa. Kecepatan pamungkas di mana lubang hitam dapat menelan massa akan dikendalikan oleh laju di mana material dapat mencapai bagian dalam disk akresi.

Jika disk akresi sangat panas dan bercahaya, mungkin ada batas seberapa cepat material dapat ditambahkan ke dalamnya. Ini dikenal sebagai batas Eddington . Pada dasarnya yang terjadi adalah radiasi dari bagian dalam piringan akresi sangat kuat sehingga dapat "menerbangkan" setiap materi baru yang jatuh ke arah lubang hitam. Ini kemudian merupakan fenomena yang mengatur sendiri karena luminositas disk berasal dari material yang jatuh ke dalamnya - dan dengan demikian keseimbangan akan diatur yang membatasi laju pertambahan hingga hanya menghasilkan luminositas yang cukup yang memungkinkan akresi untuk melanjutkan. Batas pada tingkat pertambahan ini adalah apa yang dimaksud oleh artikel yang Anda maksud dengan "tersedak".

Perkiraan laju pertambahan maksimum ditetapkan dengan menyamakan luminositas akresi dan luminositas Eddington (luminositas maksimum yang mungkin dimiliki suatu benda sebelum tekanan radiasi akan menghentikan akresi). Ini pada gilirannya tergantung pada efisiensi$\epsilon \sim 0.1$ dengan mana energi potensial gravitasi diubah menjadi radiasi ketika bahan jatuh ke dalam lubang hitam.

Makalah jurnal yang melaporkan penemuan ini - Vinko et al. (2015) - menganalisis kurva cahaya acara dan menyarankan ini adalah lubang hitam$10^{5}$ untuk $10^{6}$ massa matahari, secara tidikal mengganggu dan menelan bintang dengan massa matahari.

The Eddington luminosity (untuk pertambahan bola) akan menjadi $\leq 3\times 10^{10}$ luminositas matahari, tetapi benda ini memiliki luminositas puncak (bahkan pada sinar-X) $10^{11}$luminositas matahari menunjukkan bahwa itu harus dalam rezim di mana tekanan radiasi akan mengurangi laju pertambahan. Untuk memasok luminositas ini akan membutuhkan$\epsilon \dot{M} c^2 \sim 10^{11} L_{\odot}$. Untuk$\epsilon \sim 0.1$ ini memberikan tingkat akresi massa puncak $\dot{M} \sim 2\times 10^{-4} M_{\odot}$per hari. Karena itu, dibutuhkan lebih dari 10 tahun untuk "menelan" bintang itu bahkan pada kecepatan puncaknya.

Saya membaca bahwa suatu lubang hitam kadang-kadang dapat "mencekik" pada sebuah bintang: "... materi bintang yang terganggu menghasilkan begitu banyak radiasi sehingga mendorong kembali pada infall. Lubang hitam tersedak oleh materi yang cepat rusak."

Saya membaca laporan itu dan berpikir itu masuk akal, dan sesuai dengan jawaban Rob. Tetapi perhatikan bahwa tidak ada kepastian bahwa inilah yang sebenarnya terjadi. Mereka melihat peristiwa "transien optik" yang sangat cerah, sekitar sepuluh kali lebih terang daripada supernova normal. Lihat kertas di arXiv: A, UV-Transient Cepat Bercahaya yang Ditemukan oleh ROTSE: Peristiwa Gangguan Pasang Surut? Ada tanda tanya di akhir judul, mereka tidak tahu pasti. Dan lihat ini dari artikel berita:

"Untuk mempersempitnya dari empat kemungkinan, mereka mempelajari Dougie dengan teleskop Swift yang mengorbit dan Teleskop Hobby-Eberly raksasa di McDonald, dan mereka membuat model komputer. Model-model ini menunjukkan bagaimana cahaya Dougie akan berperilaku jika dibuat oleh proses fisik yang berbeda. Para astronom kemudian membandingkan Dougies teoretis yang berbeda dengan pengamatan teleskop mereka tentang hal yang nyata. "

Mereka datang dengan apa yang mereka pikir paling cocok. Tetapi kita tidak tahu pasti bahwa ini sebenarnya adalah lubang hitam "tersedak" pada bintang.

Mengapa lubang hitam tersedak?

Kami tidak tahu pasti. Perhatikan dalam makalah di halaman 8 dan 9 mereka berbicara tentang interpretasi GRB off-axis. Mungkin inilah yang terjadi. Atau sesuatu yang lain sama sekali. Gagasan pasang surut tampaknya cocok, tetapi mereka tidak tahu pasti. Bagaimanapun, lihat ringkasan di halaman 12 untuk mendapatkan kesimpulan yang bagus:

"Skenario gangguan pasang surut dieksplorasi dengan menyesuaikan acara dengan versi yang diubah dari model yang disajikan dalam Guillochon et al. (2014). Model TDE menghasilkan kecocokan yang baik dengan evolusi fotometrik dan spektral suar, dengan kemungkinan tertinggi model menunjukkan gangguan bintang massa matahari oleh lubang hitam. "

Bagaimana para astronom dapat mengamati peristiwa langka ini?

Mereka tidak benar-benar mengamati lubang hitam tersedak bintang. Apa yang mereka lihat adalah transien optik. Sesuatu yang terlihat seperti supernova, tetapi tidak cocok dengan pola supernova. Jadi mereka pikir itu adalah gangguan bintang oleh lubang hitam.