Perché i buchi neri soffocano?

Ho letto che un buco nero a volte può "soffocare" una stella:

"... la materia stellare disgregata stava generando così tanta radiazione da respingere l'inflazione. Il buco nero stava soffocando sulla materia in rapida caduta."

Perché un buco nero soffoca? In che modo gli astronomi riescono a osservare questo raro evento?

Esiste un limite alla velocità con cui un buco nero può accrescere la materia. Quando una stella si avvicina a un buco nero, può essere ordinatamente distrutta e separata. Il materiale dalla stella cadrà quindi verso il buco nero e, così facendo, l'energia potenziale gravitazionale andrà a riscaldarlo. Ora il materiale stellare normalmente non potrebbe cadere direttamente nel buco nero - il momento angolare deve essere conservato, quindi prima formerà un "disco di accrescimento". La viscosità nel disco può trasportare il momento angolare verso l'esterno, permettendo al materiale di cadere attraverso l'orizzonte degli eventi. La velocità massima con cui il buco nero può ingoiare la massa sarà controllata dalla velocità con cui il materiale può raggiungere le parti interne del disco di accrescimento.

Se il disco di accrescimento è molto caldo e luminoso, potrebbe esserci un limite alla velocità con cui il materiale può essere aggiunto ad esso. Questo è noto come limite di Eddington . Fondamentalmente ciò che accade è che la radiazione proveniente dalle parti interne del disco di accrescimento è così intensa che può "spazzare via" qualsiasi nuovo materiale che cade verso il buco nero. Questo è quindi un fenomeno autoregolante perché la luminosità del disco deriva dal materiale che cade su di esso - e quindi verrà impostato un equilibrio che limita il tasso di accrescimento a quello che produce solo una luminosità sufficiente che consente all'accrescimento di procedere. Questo limite al tasso di accrescimento è ciò che l'articolo a cui ti riferisci significa "soffocamento".

Viene stabilita una stima del tasso di accrescimento massimo equiparando la luminosità di accrescimento e la luminosità di Eddington (la luminosità massima che un oggetto può avere prima della pressione di radiazione arresterà l'accrescimento). Questo a sua volta dipende dall'efficienza$\epsilon \sim 0.1$ con cui l'energia potenziale gravitazionale si trasforma in radiazione quando il materiale cade nel buco nero.

Il giornale che riporta questa scoperta - Vinko et al. (2015) - analizza la curva della luce dell'evento e suggerisce che questo è un buco nero di$10^{5}$ per $10^{6}$ masse solari, che interrompono in modo ordinato e ingoiano una stella di circa una massa solare.

La luminosità di Eddington (per accrescimento sferico) sarebbe $\leq 3\times 10^{10}$ luminosità solare, ma questa cosa aveva un picco di luminosità (anche nei raggi X) di $10^{11}$le luminosita 'solari indicano che deve trovarsi nel regime in cui la pressione di radiazione ridurrebbe il tasso di accrescimento. Per fornire questa luminosità sarebbe necessario$\epsilon \dot{M} c^2 \sim 10^{11} L_{\odot}$. Per$\epsilon \sim 0.1$ questo fornisce un picco di accrescimento di massa $\dot{M} \sim 2\times 10^{-4} M_{\odot}$al giorno. Quindi occorrerebbero più di 10 anni per "ingoiare" la stella anche a questa frequenza di picco.

Ho letto che un buco nero a volte può "soffocare" una stella: "... la materia stellare disgregata stava generando così tanta radiazione da respingere l'inflazione. Il buco nero stava soffocando sulla materia in rapida caduta".

Ho letto il rapporto e ho pensato che fosse ragionevole, e in linea con la risposta di Rob. Ma nota che non c'è certezza che questo è ciò che è realmente accaduto. Hanno visto un evento "transiente ottico" molto luminoso, circa dieci volte più luminoso di una normale supernova. Vedi l'articolo su arXiv: un transiente UV luminoso e in rapido aumento scoperto da ROTSE: un evento di disturbo delle maree? C'è un punto interrogativo alla fine del titolo, non lo sanno per certo. E vedi questo dall'articolo di notizie:

"Per restringere il campo da quattro possibilità, hanno studiato Dougie con l'orbita del telescopio Swift e il gigantesco Hobby-Eberly Telescope a McDonald, e hanno creato modelli computerizzati. Questi modelli hanno mostrato come si comporterebbe la luce di Dougie se creata da diversi processi fisici. Gli astronomi poi confrontò i diversi Dougies teorici con le loro osservazioni telescopiche della cosa reale. "

Hanno trovato quello che pensavano fosse la soluzione migliore. Ma non sappiamo con certezza che questo era in realtà un buco nero che "soffocava" una stella.

Perché un buco nero soffoca?

Non lo sappiamo per certo. Nota nel documento a pagina 8 e 9 parlano di un'interpretazione GRB fuori asse. È possibile che sia quello che è successo. O qualcos'altro del tutto. L'idea di interruzione delle maree sembra una buona scelta, ma non lo sanno per certo. Comunque, dai un'occhiata al riepilogo a pagina 12 per una bella carrellata:

"Lo scenario di interruzione delle maree è stato esplorato adattando l'evento a una versione modificata del modello presentato in Guillochon et al. (2014). Il modello TDE si è adattato perfettamente all'evoluzione fotometrica e spettrale del bagliore, con la massima probabilità modelli che suggeriscono un'interruzione di una stella di massa solare da parte di un buco nero ".

In che modo gli astronomi riescono a osservare questo raro evento?

In realtà non hanno osservato un buco nero soffocare su una stella. Quello che videro fu un transitorio ottico. Qualcosa che sembrava una supernova, ma non si adattava al modello di supernova. Quindi pensano che sia stata la rottura di una stella da un buco nero.