Ở trung tâm thiên hà của chúng ta có một Hố đen siêu khối (SMBH) được gọi là Sagittarius A. Dựa trên các quan sát đang diễn ra, các nhà thiên văn học đã xác định rằng SMBH này có đường kính 44 triệu km (27,34 triệu mi) và có khối lượng ước tính 4,31 triệu Khối lượng Mặt trời. Thỉnh thoảng, một ngôi sao sẽ đi lang thang quá gần Sag A và bị xé toạc trong một quá trình bạo lực được gọi là sự kiện gián đoạn thủy triều (TDE).
Những sự kiện này gây ra sự phóng thích các tia sáng bức xạ, cho phép các nhà thiên văn học biết rằng một ngôi sao đã bị tiêu thụ. Thật không may, trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn học đã không thể phân biệt các sự kiện này với các hiện tượng thiên hà khác. Nhưng nhờ một nghiên cứu mới từ một nhóm các nhà vật lý thiên văn quốc tế, các nhà thiên văn học hiện có một mô hình thống nhất giải thích những quan sát gần đây về những sự kiện cực đoan này.
Nghiên cứu - gần đây đã xuất hiện trong Tạp chí vật lý thiên văn dưới tiêu đề Một mô hình hợp nhất cho các sự kiện gián đoạn thủy triều - được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Jane Lixin Dai, một nhà vật lý của Trung tâm vũ trụ học tối tăm Niels Bohr. Cô được tham gia bởi các thành viên từ Viện Khoa học Không gian Chung của Đại học Maryland và Đại học California Santa Cruz (UCSC).
Như Enrico Ramirez-Ruiz - giáo sư và chủ tịch của thiên văn học và vật lý thiên văn tại UC Santa Cruz, Giáo sư Niels Bohr tại Đại học Copenhagen, và là đồng tác giả của bài báo - đã giải thích trong thông cáo báo chí của UCSC:
Chỉ trong thập kỷ gần đây, chúng ta mới có thể phân biệt TDE với các hiện tượng thiên hà khác và mô hình mới sẽ cung cấp cho chúng ta khuôn khổ cơ bản để hiểu các sự kiện hiếm gặp này.
Trong hầu hết các thiên hà, SMBH không chủ động tiêu thụ bất kỳ vật liệu nào và do đó không phát ra bất kỳ ánh sáng nào, điều này phân biệt chúng với các thiên hà có Hạt nhân Thiên hà Hoạt động (AGN). Do đó, các sự kiện gián đoạn thủy triều rất hiếm, chỉ xảy ra một lần trong khoảng 10.000 năm trong một thiên hà điển hình. Tuy nhiên, khi một ngôi sao bị xé toạc, dẫn đến việc giải phóng một lượng phóng xạ cực mạnh. Như bác sĩ Đại đã giải thích:
Thật thú vị khi thấy các vật liệu xâm nhập vào lỗ đen trong điều kiện khắc nghiệt như vậy. Khi lỗ đen đang ăn khí sao, một lượng lớn phóng xạ được phát ra. Bức xạ là những gì chúng ta có thể quan sát, và sử dụng nó, chúng ta có thể hiểu được tính chất vật lý và tính toán các tính chất của lỗ đen. Điều này làm cho nó cực kỳ thú vị để đi săn các sự kiện gián đoạn thủy triều.
Trong vài năm qua, một vài chục ứng cử viên cho các sự kiện gián đoạn thủy triều (TDEs) đã được phát hiện bằng các khảo sát thoáng qua quang học và tia cực tím rộng cũng như kính viễn vọng tia X. Mặc dù vật lý được dự kiến là giống nhau cho tất cả các TDE, các nhà thiên văn học đã lưu ý rằng một vài lớp TDE khác nhau dường như tồn tại. Trong khi một số phát ra chủ yếu là tia X, thì một số khác lại phát ra ánh sáng cực tím và cực tím.
Kết quả là, các nhà lý thuyết đã đấu tranh để hiểu các tính chất đa dạng được quan sát và tạo ra một mô hình mạch lạc có thể giải thích tất cả. Vì lợi ích của mô hình của họ, Tiến sĩ Dai và các đồng nghiệp đã kết hợp các yếu tố từ thuyết tương đối rộng, từ trường, bức xạ và thủy động lực học khí. Nhóm nghiên cứu cũng dựa vào các công cụ tính toán tiên tiến và một số cụm máy tính lớn được mua gần đây do Quỹ Villum cho Jens Hjorth (người đứng đầu Trung tâm Vũ trụ học DARK), Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ và NASA.
Sử dụng mô hình dẫn đến kết quả, nhóm nghiên cứu kết luận rằng đó là góc nhìn của người quan sát chiếm sự khác biệt trong quan sát. Về cơ bản, các thiên hà khác nhau được định hướng ngẫu nhiên đối với các nhà quan sát trên Trái đất, những người nhìn thấy các khía cạnh khác nhau của TDE tùy thuộc vào hướng của chúng. Như Ramirez-Ruiz đã giải thích:
Giống như có một tấm màn che một phần của một con thú. Từ một số góc độ chúng ta thấy một con thú bị phơi bày, nhưng từ các góc độ khác, chúng ta thấy một con thú được che kín. Con thú giống nhau, nhưng nhận thức của chúng tôi thì khác.
Trong những năm tới, một số dự án khảo sát theo kế hoạch dự kiến sẽ cung cấp nhiều dữ liệu hơn về TDE, điều này sẽ giúp mở rộng lĩnh vực nghiên cứu về hiện tượng này. Chúng bao gồm khảo sát thoáng qua Thử nghiệm siêu tân tinh trẻ (YSE), sẽ do Trung tâm vũ trụ học DARK tại Viện Niels Bohr và UC Santa Cruz, và Kính thiên văn khảo sát khái quát lớn (LSST) dẫn đầu được xây dựng ở Chile.
Theo Tiến sĩ Dai, mô hình mới này cho thấy những gì các nhà thiên văn học có thể thấy khi xem TDE từ các góc độ khác nhau và sẽ cho phép chúng khớp các sự kiện khác nhau vào một khung thống nhất. Chúng tôi sẽ quan sát hàng trăm đến hàng ngàn sự kiện gián đoạn thủy triều trong một vài năm, cô nói. Điều này sẽ cung cấp cho chúng tôi rất nhiều ‘phòng thí nghiệm để thử nghiệm mô hình của chúng tôi và sử dụng nó để hiểu thêm về các lỗ đen.
Sự hiểu biết được cải thiện này về cách các lỗ đen thỉnh thoảng tiêu thụ các ngôi sao cũng sẽ cung cấp các thử nghiệm bổ sung cho thuyết tương đối rộng, nghiên cứu sóng hấp dẫn và giúp các nhà thiên văn học tìm hiểu thêm về sự tiến hóa của các thiên hà.
