Arcminute Microkelvin Imager observations at 15.5 GHz of the tidal disruption event Swift J164449.3+573451 from 2011 Mar to 2014 Mar
Dieser Bericht dokumentiert Beobachtungen des Arcminute Microkelvin Imagers bei 15,5 GHz des Gezeitenzerstörungsereignisses Swift J164449.3+573451 zwischen März 2011 und März 2014, wobei eine Flussdichte festgestellt wurde, die von etwa 3 mJy auf einen Spitzenwert von fast 30 mJy etwa 140 Tage nach der initialen Gammastrahlungsdetektion anstieg, bevor sie stetig abnahm.
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Tief im Kosmos, wo die Schwerkraft eines Schwarzen Lochs stark genug ist, um einen vorbeiziehenden Stern zu zerreißen, kann sich ein gewaltsames und seltenes Ereignis entfalten. Dieses Phänomen, bekannt als Gezeitenzerreißungsereignis, tritt auf, wenn ein Stern einem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum einer Galaxie zu nahe kommt. Die immense Anziehungskraft des Schwarzen Lochs dehnt den Stern zu einem langen Gasstrom aus und verschlingt ihn schließlich in einer spektakulären Energieflamme. Während diese Ereignisse oft durch ihren plötzlichen Ausbruch hochenergetischen Lichts, wie etwa Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen, entdeckt werden, sind Astronomen auch bestrebt, zu beobachten, wie sich das Nachspiel im Laufe der Zeit entwickelt. Indem sie die Radiowellen verfolgen, die von den Trümmern emittiert werden, während diese nach innen spiralisieren, können Wissenschaftler die Geschichte rekonstruieren, wie das Schwarze Loch seine Mahlzeit verzehrt und wie die Umgebung auf die Gewalt reagiert. Das Verständnis dieser langfristigen Veränderungen hilft Forschern, ihre Modelle des Verhaltens Schwarzer Löcher und der Physik extremer Gravitation zu verfeinern.
Im März 2011 erregte ein spezifisches Gezeitenzerreißungsereignis die Aufmerksamkeit von Astronomen, als ein Satellit einen plötzlichen Gammastrahlenausbruch aus einer fernen Galaxie detektierte. Dieses Objekt, bezeichnet als Swift J164449.3+573451, wurde anfangs mit einem standardmäßigen Gammastrahlenausbruch verwechselt, einem häufigen Typ von Explosionen im Universum. Sein Verhalten offenbarte jedoch schnell, dass es sich um etwas anderes handelte; es flackerte und leuchtete auf eine Weise auf, die darauf hindeutete, dass ein Stern von einem Schwarzen Loch verschlungen wurde, anstatt einer einzelnen, augenblicklichen Explosion zu entsprechen. Um den vollständigen Lebenszyklus dieses Ereignisses zu verstehen, richtete ein Forscher seine Aufmerksamkeit auf die Radiowellen, die von derselben Stelle am Himmel ausgehen. Unter Verwendung eines spezialisierten Radiofernrohr-Arrays in Cambridge, Vereinigtes Königreich, überwachte er das Objekt mit Beobachtungen, die täglich begannen und später in Abständen von zwei oder mehr Tagen erfolgten, wobei der Zeitraum von März 2011 bis März 2014 abgedeckt wurde. Ihr Ziel war es, eine detaillierte Aufzeichnung darüber zu erstellen, wie sich die Radiohelligkeit Tag für Tag veränderte, um die Lücken zu füllen, die durch frühere, kürzere Beobachtungen entstanden waren.
Der Forscher verwendete ein leistungsstarkes Instrument namens Arcminute Microkelvin Imager, das aus acht großen Radioschüsseln besteht, die zusammenarbeiten, um ein scharfes Bild des Himmels zu erzeugen. Sie konzentrierten ihre Beobachtungen auf einen spezifischen Bereich von Radiofrequenzen und nahmen Messungen des Zielobjekts täglich oder alle paar Tage vor. Um sicherzustellen, dass ihre Daten genau waren, überprüften sie ihre Instrumente häufig anhand einer bekannten, stetigen Quelle von Radiowellen in der Nähe. Im Laufe von drei Jahren führten sie 308 separate Beobachtungen durch und filterten dabei sorgfältig die Daten heraus, die während schlechten Wetters oder technischer Störungen gesammelt wurden. Dieser massive Datensatz ermöglichte es ihnen, eine präzise Zeitlinie der Radioemission des Ereignisses zu erstellen, die genau zeigt, wie sich das Licht des sterbenden Sterns im Laufe der Zeit entwickelte.
Die Ergebnisse dieser langfristigen Überwachung erzählen eine klare Geschichte von Aufstieg und Fall. Kurz nach der ersten Detektion des Gammastrahlenausbruchs war das Radiosignal des Objekts schwach und maß etwa 3 Einheiten der Helligkeit. In den nächsten Monaten wurde dieses Signal stetig stärker. Es erreichte seine Spitzenintensität etwa 140 Tage nach der ersten Gammastrahlendetektion und leuchtete fast zehnmal heller als zu Beginn. Nach diesem Höhepunkt begann das Radio licht langsam und stetig zu sinken und verblasste über die verbleibenden zwei Jahre der Studie allmählich. Dieses Muster eines scharfen Anstiegs, gefolgt von einem langen, glatten Verblassen, bestätigt, dass das Schwarze Loch aktiv die stellaren Trümmer konsumierte, wobei die Radiowellen als Leuchtfeuer dienten, das das Material markierte, das sich aufheizte und dann abkühlte, während es verschlungen wurde. Die Studie liefert ein vollständiges, dreijähriges Porträt dieses kosmischen Ereignisses und bietet einen seltenen und detaillierten Blick auf das langfristige Nachspiel eines Sterns, der von einem Schwarzen Loch zerrissen wurde.
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