Pourquoi les trous noirs s'étouffent-ils?

J'ai lu qu'un trou noir peut parfois "s'étouffer" sur une étoile:

"... la matière stellaire perturbée générait tellement de rayonnement qu'elle repoussait sur l'infall. Le trou noir étouffait sur la matière qui s'infiltrait rapidement."

Pourquoi un trou noir s'étouffe? Comment les astronomes parviennent-ils à observer cet événement rare?

Il y a une limite à la rapidité avec laquelle un trou noir peut accumuler de la matière. Lorsqu'une étoile se rapproche d'un trou noir, elle peut être perturbée par la marée et se séparer. Le matériau de l'étoile tombera alors vers le trou noir et, ce faisant, l'énergie potentielle gravitationnelle sera utilisée pour la chauffer. Maintenant, le matériau stellaire ne pourrait normalement pas tomber directement dans le trou noir - le moment angulaire doit être conservé, donc il va d'abord former un "disque d'accrétion". La viscosité dans le disque peut transporter un élan angulaire vers l'extérieur, permettant ainsi au matériau de tomber à travers l'horizon des événements. Le taux ultime auquel le trou noir peut avaler de la masse sera contrôlé par le taux auquel le matériau peut atteindre les parties internes du disque d'accrétion.

Si le disque d'accrétion est très chaud et lumineux, il peut y avoir une limite à la vitesse à laquelle le matériau peut y être ajouté. C'est ce qu'on appelle la limite d'Eddington . Fondamentalement, ce qui se passe est que le rayonnement des parties internes du disque d'accrétion est si intense qu'il peut "emporter" tout nouveau matériau tombant vers le trou noir. Il s'agit alors d'un phénomène d'autorégulation car la luminosité du disque est dérivée du matériau qui y tombe - et donc un équilibre sera établi qui limitera le taux d'accrétion à celui qui ne produit que suffisamment de luminosité qui permet à l'accrétion de se poursuivre. Cette limite sur le taux d'accrétion est ce que l'article auquel vous faites référence signifie «étouffement».

Une estimation du taux d'accrétion maximum est établie en assimilant la luminosité d'accrétion et la luminosité d'Eddington (la luminosité maximale qu'un objet peut avoir avant la pression de radiation arrêtera l'accrétion). Cela dépend à son tour de l'efficacité avec laquelle l'énergie potentielle gravitationnelle est transformée en rayonnement lorsque le matériau tombe dans le trou noir.$\epsilon \sim 0.1$

Le journal qui rapporte cette découverte - Vinko et al. (2015) - analyser la courbe de lumière de l'événement et suggérer qu'il s'agit d'un trou noir de à masses solaires, perturbant et avalant une étoile d'environ une masse solaire.$10^{5}$$10^{6}$

La luminosité d'Eddington (pour l'accrétion sphérique) serait luminosités solaires, mais cette chose avait une luminosité de crête (même dans les rayons X) de luminosités solaires indiquant qu'elle doit être dans le régime où la pression de radiation réduirait le taux d'accrétion. Pour fournir cette luminosité, il faudrait . Pour cela donne un taux d'accumulation de masse maximal par jour. Ainsi, il faudrait plus de 10 ans pour "avaler" l'étoile même à ce rythme de pointe.$\leq 3\times 10^{10}$$10^{11}$$\epsilon \dot{M} c^2 \sim 10^{11} L_{\odot}$$\epsilon \sim 0.1$$\dot{M} \sim 2\times 10^{-4} M_{\odot}$

J'ai lu qu'un trou noir peut parfois "s'étouffer" sur une étoile: "... la matière stellaire perturbée générait tellement de radiations qu'elle repoussait sur l'infale. Le trou noir étouffait sur la matière qui s'infiltrait rapidement."

J'ai lu le rapport et j'ai pensé qu'il était raisonnable et conforme à la réponse de Rob. Mais notez qu'il n'y a aucune certitude que c'est ce qui s'est réellement passé. Ils ont vu un événement "transitoire optique" très brillant, environ dix fois plus lumineux qu'une supernova normale. Voir l'article sur l'arXiv: un transitoire UV lumineux à montée rapide découvert par ROTSE: un événement de perturbation des marées? Il y a un point d'interrogation à la fin du titre, ils ne savent pas avec certitude. Et voyez cela dans l'article de presse:

"Pour réduire quatre possibilités, ils ont étudié Dougie avec le télescope Swift en orbite et le télescope géant Hobby-Eberly chez McDonald, et ils ont fait des modèles informatiques. Ces modèles ont montré comment la lumière de Dougie se comporterait si elle était créée par différents processus physiques. Les astronomes puis comparé les différents Dougies théoriques à leurs observations au télescope de la chose réelle. "

Ils ont trouvé ce qu'ils pensaient être le mieux adapté. Mais nous ne savons pas avec certitude qu'il s'agissait en fait d'un trou noir "étouffant" sur une étoile.

Pourquoi un trou noir s'étouffe?

Nous ne savons pas avec certitude. Notez dans le papier aux pages 8 et 9 qu'ils parlent d'une interprétation GRB hors axe. Il est possible que ce soit ce qui s'est passé. Ou autre chose. L'idée de perturbation des marées semble être un bon choix, mais ils ne le savent pas avec certitude. Quoi qu'il en soit, jetez un œil au résumé de la page 12 pour un bon résumé:

"Le scénario de perturbation de la marée a été exploré en adaptant l'événement à une version modifiée du modèle présenté dans Guillochon et al. (2014). Le modèle TDE a donné un bon ajustement à l'évolution photométrique et spectrale de la torche, avec la plus grande probabilité modèles suggérant une perturbation d'une étoile de masse solaire par un trou noir. "

Comment les astronomes parviennent-ils à observer cet événement rare?

Ils n'ont pas réellement observé un trou noir s'étouffant sur une étoile. Ce qu'ils ont vu était un transitoire optique. Quelque chose qui ressemblait à une supernova, mais qui ne correspondait pas au motif de supernova. Ils pensent donc que c'était la perturbation d'une étoile par un trou noir.