Mithilfe eines Spektralsynthesecodes, der die Bedingungen in interstellarer Materie simulieren soll, haben Astronomen ein schwaches Gezeitenstörungsereignis (TDE) mit der Bezeichnung iPTF16fnl untersucht. Ergebnisse der Studie, veröffentlicht 29. Dezember auf dem Preprint-Server arXivliefern wichtige Einblicke in die Eigenschaften dieser TDE.
TDEs sind astronomische Phänomene, die auftreten, wenn ein Stern nahe genug an einem supermassiven Schwarzen Loch vorbeikommt und durch die Gezeitenkräfte des Schwarzen Lochs auseinandergezogen wird, was den Prozess der Zerstörung auslöst. Solche durch die Gezeiten gestörten Sterntrümmer beginnen auf das Schwarze Loch herabzuregnen und Strahlung tritt aus der innersten Region der ansammelnden Trümmer aus, was ein Indikator für das Vorhandensein eines TDE ist. Insgesamt kommt es durch die Trümmerstrom-Strömung-Kollision zu einer Energiedissipation, die zur Bildung einer Akkretionsscheibe führen kann.
Daher werden TDEs von Astronomen als potenziell wichtige Sonden der starken Schwerkraft- und Akkretionsphysik angesehen, die Antworten auf die Entstehung und Entwicklung supermassiver Schwarzer Löcher liefern.
iPTF16fnl wurde am 29. August 2016 mit der intermediären Palomar Transient Factory (iPTF) entdeckt und ist ein relativ schwaches optisches TDE, das sich im Zentrum der Galaxie Markarian 950 befindet, etwa 217 Millionen Lichtjahre entfernt. Er hat schnellere Zerfallszeiten als die meisten bekannten TDEs, sein Schwarzes Loch ist schätzungsweise etwa zwei Millionen Mal massereicher als die Sonne und die Masse des zerstörten Sterns wurde auf 0,03 Sonnenmassen berechnet.
Um mehr Licht auf die Eigenschaften von iPTF16fnl zu werfen, entschied sich ein Team von Astronomen unter der Leitung von T. Mageshwaran für den Einsatz von CLOUDY, einem numerischen spektroskopischen Simulationscode. CLOUDY ermöglichte es ihnen, die optischen Spektrallinien von iPTF16fnl in drei verschiedenen Epochen zu modellieren und auch die zugrunde liegenden physikalischen Bedingungen zu ermitteln.
Die Studie ergab, dass das Schwarze Loch im Fall von iPTF16fnl eine Masse von etwa 673.000 Sonnenmassen hat, während der zerstörte Stern etwa 2,6-mal massereicher als die Sonne ist. Das Alter der Heimatgalaxie des TDE wurde auf 650 Millionen Jahre geschätzt.
Dem Papier zufolge hat der Ausfluss in Form eines Windes, der von der gebildeten Akkretionsscheibe von iPTF16fnl weht, eine Geschwindigkeit von etwa 7.447 km/s und der innere Radius des Windes wurde mit etwa 1,5 AE gemessen. Die Scheibenbildungszeit wurde mit 13,25 Tagen berechnet.
Die Untersuchung ergab, dass die Scheibe von iPTF16fnl mäßig klumpig und strahlungsineffizient ist. Die Astronomen betonten, dass die Massenabflussrate in frühen Zeiten die Massenakkretionsrate dominiert, es stellte sich jedoch heraus, dass die Massenabflussrate im Vergleich zur Massenakkretionsrate schnell abnimmt.
Darüber hinaus deuten die Ergebnisse darauf hin, dass das Helium-zu-Wasserstoff-Zahlendichteverhältnis des Windes zwischen 0,1 und 0,15 liegt und damit mit dem der Sonne vergleichbar ist. Dies deutet darauf hin, dass der durch die Gezeiten gestörte Stern ursprünglich ein Hauptreihenstern war.
Mehr Informationen:
Mageshwaran et al., Enthüllung der physikalischen Eigenschaften eines Gezeitenstörungsereignisses: iPTF16fnl, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2312.17417
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