ఒక హింసాత్మక సంకేతం దాగి ఉన్న బ్లాక్ హోల్స్ను కనుగొనడంలో ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలకు సహాయపడవచ్చు
ఒక నక్షత్రం ఒక supermassive black holeకు చాలా దగ్గరగా వెళ్తే, ఫలితం విపరీతంగా ఉండవచ్చు. ఆ black hole యొక్క tidal forces నక్షత్రాన్ని లాగి పొడిగించి, చీల్చి, ఆ శకలాలను ఒక ప్రకాశవంతమైన flareగా మార్చుతాయి; అది కొద్దిసేపు మొత్తం గెలాక్సీని కూడా మించి వెలిగిపోవచ్చు. tidal disruption events, లేదా TDEs, అని పిలువబడే ఆ ఉద్ధృతి నక్షత్రానికి వినాశకరమైనవి అయినప్పటికీ ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలకు అత్యంత ఉపయోగకరమైనవి.
Nancy Grace Roman Space Telescope ప్రారంభానికి ముందు హైలైట్ చేయబడిన కొత్త పరిశోధన ప్రకారం, ఈ flares cosmic time అంతటా supermassive black holes ఎలా పెరిగాయో అనుసరించడానికి ఉత్తమ సాధనాల్లో ఒకటిగా మారవచ్చు. The Astrophysical Journal లో ప్రచురితమైన ఈ అధ్యయనం, Roman, LSST, JWST వంటి ప్రధాన observatories tidal disruption eventsను ఎంత తరచుగా గుర్తించగలవో, అలాగే ఆ గుర్తింపులు విశ్వం అంతటా black holes యొక్క mass distributionను ఎలా నియంత్రించగలవో అంచనా వేస్తుంది.
ఇక్కడి ప్రధాన వాగ్దానం కేవలం మరిన్ని అద్భుతమైన transientsను లెక్కించడం కాదు. సాధారణంగా కనిపించని black holesను, ముఖ్యంగా దూర విశ్వంలోని తక్కువ-భారీ supermassive black holesను, కనుగొనడమే.
Tidal disruption events ఎందుకు ముఖ్యమైనవి
అనేక supermassive black holesను నేరుగా గుర్తించడం కష్టం, ముఖ్యంగా అవి చురుకుగా పదార్థాన్ని ఆకర్షించనప్పుడు. ఒక గెలాక్సీ తన కేంద్రంలో black holeను కలిగి ఉండొచ్చు, కానీ దాన్ని సులభంగా గుర్తించడానికి అవసరమైన స్థిరమైన ప్రకాశవంతమైన emissionను ఉత్పత్తి చేయకపోవచ్చు. Tidal disruption events ఒక ప్రత్యామ్నాయ మార్గాన్ని అందిస్తాయి. ఒక black hole, దాటుకుంటూ వెళ్తున్న నక్షత్రాన్ని చీల్చినప్పుడు, తరిగిన పదార్థం లోపలికి పడే gas యొక్క వేడి, ప్రకాశవంతమైన వలయాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ఆ flare ఒక beacon లాగా పనిచేస్తుంది.
Astrophysicistsకు, TDEs యొక్క ప్రాముఖ్యత అవి పరిశీలించే mass rangeలో ఉంది. ఈ సంఘటనలు ప్రత్యేకంగా తక్కువ-భారీ supermassive black holesతో సంబంధం కలిగి ఉంటాయని మూల పాఠ్యం చెబుతోంది, సుమారు 100,000 నుండి 100 million solar masses లేదా అంతకంటే తక్కువ. అధిక massల వద్ద, ఒక black hole ఒక నక్షత్రాన్ని అంత వేగంగా మింగేయవచ్చు, అప్పుడు ఆ నాటకీయ flare తగ్గిపోవచ్చు లేదా పూర్తిగా కనిపించకపోవచ్చు.
అందువల్ల TDEs, black hole origins గురించి దీర్ఘకాలంగా ఉన్న ప్రశ్నలను అధ్యయనం చేయడానికి అసాధారణంగా విలువైనవి. అధిక redshift వద్ద కనిపించే తక్కువ-భారీ black holes, ప్రారంభ seeding మరియు growth ప్రక్రియల గురించిన సంకేతాలను నిల్వ ఉంచుతాయి కాబట్టి, ప్రత్యేకంగా ఉపయోగకరమైనవి. అయితే, ప్రస్తుత పద్ధతులతో వాటిని వివరించడం అత్యంత కష్టమైన వస్తువుల్లో ఇవి కూడా ఉన్నాయి.
పెద్ద observing strategy లో Roman పాత్ర
రాబోయే Nancy Grace Roman Space Telescope TDE sampleను గణనీయంగా విస్తరించనుంది. Roman, అధిక sensitivityతో పెద్ద ఆకాశ ప్రాంతాలను సర్వే చేయడానికి రూపుదిద్దుకుంది; ఇది పెద్ద దూరాల్లో అరుదైన transientsను కనుగొనడానికి ముఖ్యమైన కలయిక. అంచనాలు సరైనవైతే, ప్రస్తుతం ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు సేకరించగలిగినదానికంటే cosmic history అంతటా ఈ నక్షత్రాల చీల్చివేత సంఘటనలను telescope చాలా ఎక్కువగా గుర్తించగలదు.
ఈ విస్తృత చేరువ ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే ఒక్కొక్క గుర్తింపు పెద్ద formation ప్రశ్నను పరిష్కరించదు. వేర్వేరు epochsలో black hole masses ఎలా పంపిణీ అయ్యాయో అన్నదానిపై గణాంక దృష్టి పరిశోధకులకు అవసరం. redshift అంతటా వ్యాపించిన పెద్ద TDE sample అలాంటి datasetను అందిస్తుంది.
Johns Hopkins University graduate student Mitchell Karmen నేతృత్వంలోని కొత్త paper, Roman మరియు ఇతర observatories కోసం event ratesను అంచనా వేయడంపై దృష్టి పెడుతుంది. redshift 1 దాటి ఉన్న తక్కువ-భారీ population కోసం cosmic time అంతటా supermassive black holes యొక్క mass distributionను కొలవడం ప్రత్యేకంగా కష్టం అని పరిశోధకులు వాదిస్తున్నారు. అది black hole seeding models అత్యంత స్పష్టంగా భిన్నపడే ప్రాంతం కూడా.
ప్రయోగాత్మకంగా, Roman TDEsను ఆసక్తికరమైన ఒక్కోసారి కనుగొనబడే సంఘటనల నుంచి black hole demographicsను వ్యవస్థాత్మకంగా పరిశీలించే సాధనంగా మార్చడంలో సహాయపడవచ్చు.
Black hole “seeding” అంటే ఏమిటి
Astrophysicsలోని ప్రధాన పరిష్కారమవని సమస్యలలో ఒకటి, supermassive black holes ఇంత భారీగా, ఇంత త్వరగా ఎలా మారాయన్నది. కొన్ని growth models, మొదటి తరాల నక్షత్రాల తర్వాత మిగిలిన చిన్న “seed” black holesను ప్రతిపాదిస్తాయి; అవి తర్వాత gasను ఆకర్షించి, ఇతర black holesతో కలిసిపడి పెరిగాయి. మరికొన్ని models, వేర్వేరు collapse pathways ద్వారా మరింత భారీ seeds ఏర్పడటాన్ని అనుమతిస్తాయి.
ఈరోజు ఉన్న అత్యంత పెద్ద black holesను పరిశీలించడం వల్ల ఆ పరిణామాల్లో ఏదిని కూడా సులభంగా వేరు చేయలేం, ఎందుకంటే బిలియన్ల సంవత్సరాల growth వాటి ఆరంభ సంకేతాలను చెరిపివేస్తుంది. అంతకు ముందరి cosmic కాలంలో కనిపించే తక్కువ-భారీ black holes ఎక్కువ ఉపయోగకరమైనవి. models వేర్వేరు అంచనాలు చేసే రూపకల్పన దశలకు ఇవి మరింత దగ్గరగా ఉంటాయి.
అందుకే TDEs ఎంతో ఆకర్షణీయమైనవి. అవి ఇతర మార్గాల్లో తమను తాము ప్రకటించని, నిద్రావస్థలో ఉన్న లేదా మసకబారిన black holesను బయటపెట్టవచ్చు. ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు cosmic time అంతటా ఇటువంటి సంఘటనల పెద్ద sampleను సేకరించగలిగితే, వేర్వేరు epochsలో ఎన్ని తక్కువ-భారీ black holes ఉండేవో, అవి ఎంత వేగంగా పెరిగాయో అంచనా వేయడానికి కొత్త మార్గం పొందుతారు.
ఇది కేవలం దృశ్య వైభవం గురించి కాదు
Tidal disruption events ఇప్పటికే దృష్టిని ఆకర్షిస్తున్నాయి, ఎందుకంటే black holes చేసే అత్యంత నాటకీయ పనుల్లో ఇవి ఒకటి. కానీ వాటి శాస్త్రీయ విలువ దృశ్య నాటకీయతను మించిపోతుంది. ప్రతి సంఘటన black hole యొక్క mass range, చుట్టూ ఉన్న వాతావరణం, మరియు stars galactic centerతో ఎంత తరచుగా పరస్పరం చర్యలు చేస్తాయో వంటి సమాచారాన్ని మోసుకెళ్లగలదు.
ఆ సంఘటనలను పెద్ద surveysలో సేకరించినప్పుడు, చిత్రం మరింత శక్తివంతమవుతుంది. ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు flare countsను population constraintsగా మార్చడం ప్రారంభించగలరు. కొత్త అధ్యయనం సూచిస్తున్న దశ అదే: వ్యక్తిగత transient astronomy నుంచి black hole evolution కోసం ఒక census సాధనానికి మార్పు.
ఈ paper కూడా Romanను LSST మరియు JWSTతో కూడిన విస్తృత ecosystemలో ఉంచుతుంది. ప్రతి observatory wide-field discovery, time-domain coverage, లేదా deeper follow-up వంటి వేర్వేరు బలాలను అందిస్తుంది. కలిపి, ఈ సంఘటనలు ఎక్కడ, ఎప్పుడు జరుగుతాయో మరింత సమృద్ధిగా చూపించే మ్యాప్ను నిర్మించడంలో సహాయపడవచ్చు.
ఈ అంచనాలు ఏమి మార్చగలవు
Roman అంచనా వేసిన సంఖ్యలో TDEsను గుర్తిస్తే, ప్రస్తుతం చేరుకోవడం కష్టమైన mass rangeలో supermassive black hole mass function కొలతలను telescope మరింత సున్నితంగా చేయగలదు. ఇది ప్రారంభ black hole formation modelsను అంచనా వేయడానికి సిద్ధాంతకర్తలకు మరింత బలమైన observational ఆధారాన్ని ఇస్తుంది.
ఇది black holes తమ host galaxiesతో పోల్చితే ఎంత వేగంగా కూడగట్టుకున్నాయో కూడా స్పష్టత ఇవ్వగలదు. Black hole growth galaxy evolutionతో లోతుగా అనుసంధానమై ఉంది, కానీ ఆ సంబంధం యొక్క కాలక్రమం మరియు కారణ దిశ ఇంకా అధ్యయనంలోనే ఉన్నాయి. redshift అంతటా మరిన్ని తక్కువ-భారీ black holesను కనుగొనడం ఆ చర్చకు మరింత ఆధారాన్ని చేర్చుతుంది.
ఈ పనిలో ఒక విధానపరమైన మార్పు కూడా దాగి ఉంది. black holesను అధ్యయనం చేయడానికి నిరంతరం చురుకుగా ఉండే galactic nucleiలపై మాత్రమే ఆధారపడటానికి బదులుగా, ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు తాత్కాలికంగా వెలుగులోకి వచ్చి మళ్లీ మాయమయ్యే eventsపై మరింత ఆధారపడవచ్చు. Roman ఆ time-domain cosmology శైలికి ప్రత్యేకంగా అనుకూలంగా ఉంటుంది.
జాగ్రత్త, కానీ నిజమైన అవకాశం
ఇక్కడ వివరించిన ఫలితాలు ముందస్తు అంచనాలు మాత్రమే; ఇప్పటికీ చేతిలో ఉన్న detections జాబితా కాదు. అంచనా event rates black hole populations, stellar dynamics, మరియు observational sensitivity గురించి తీసుకున్న assumptionsపై ఆధారపడతాయి. Roman పనిచేయడం మొదలైన తర్వాత వాస్తవ ఫలితాలు భిన్నంగా ఉండవచ్చు.
అయినప్పటికీ, forecasting studies ముఖ్యమైనవి, ఎందుకంటే డేటా రావడానికి ముందు survey strategyను అవే ఆకారమివ్వగలవు. cadence, prioritization, మరియు raw detectionsను బలమైన భౌతిక నిర్ణయాలుగా మార్చడానికి అవసరమైన follow-up రకాన్ని నిర్ణయించడంలో అవి సహాయపడతాయి. ఆ అర్థంలో, ఈ పని telescope యొక్క శాస్త్రీయ పునాది的一 భాగం.
మూల పాఠ్యం Romanను ప్రస్తుతం అందుబాటులో ఉన్నదానికంటే ఎన్నో ఎక్కువ tidal disruption eventsను కనుగొనడానికి సిద్ధంగా ఉన్న missionగా చూపుతోంది. అది జరిగితే, ఇప్పటివరకు లెక్కించడానికి కష్టంగా ఉన్న నిశ్శబ్దమైన, తక్కువ-భారీ black holesపై ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పటివరకు పొందిన అత్యంత స్పష్టమైన కిటికీల్లో ఒకటిని పొందగలరు.
Black holes ఎలా పెరుగుతాయో పరోక్షంగా చూడడం
Black holes స్వయంగా వెలుగు విడుదల చేయవు. అందువల్ల black hole astronomyలో ఎక్కువ భాగం పరోక్ష ఆధారాలపై ఆధారపడుతుంది: సమీప నక్షత్రాల కదలిక, చుట్టూ ఉన్న gas ప్రవర్తన, లేదా పదార్థం లోపలికి పడే సమయంలో ఉత్పత్తి అయ్యే radiation. Tidal disruption events మరో మార్గాన్ని జోడిస్తాయి. అవి నక్షత్ర వినాశనంలోని ఒక చిన్న క్షణాన్ని కొలత అవకాశంగా మార్చుతాయి.
Cosmic history అధ్యయనానికి, Romanను తన యుగంలోని అత్యంత ప్రభావవంతమైన black hole missionsలో ఒకటిగా మార్చడానికి ఇది చాలవచ్చు. దూర గెలాక్సీల్లో నక్షత్రాలు చీలిపోతున్న దృశ్యాన్ని గమనిస్తూ, ఈ telescope విశ్వం తన మహత్తర black holesను మొదట ఎలా నిర్మించిందో అనే చాలా పెద్ద ప్రశ్నకు సమాధానం చెప్పడంలో సహాయపడవచ్చు.
ఈ వ్యాసం Universe Today నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.
Originally published on universetoday.com
