Tähden hajoaminen TDE-tapahtumassa mustan aukon painovoimakentän vaikutuksesta

Abstract

Tässä työssä tarkastellaan Tidal Disruption Event (TDE) -tapahtumia, joissa tähti ajautuu liian lähelle supermassiivista mustaa aukkoa ja repeytyy sen voimakkaiden vuorovesivoimien seurauksena. Osa tähden aineksesta sinkoutuu avaruuteen, kun taas osa jää mustan aukon painovoiman vangiksi ja muodostaa sen ympärille kertymäkiekon. Tämä prosessi synnyttää voimakasta säteilyä eri aallonpituuksilla, mikä tekee TDE-tapahtumista erinomaisen välineen havaita ja tutkia normaalisti passiivisia eli ’nukkuvia’ supermassiivisia mustia aukkoja. Työssä käydään läpi mustien aukkojen perusominaisuudet ja niiden merkitys modernissa fysiikassa ja kosmologiassa. TDE-tapahtumien avulla voidaan tutkia mustien aukkojen massaa, pyörimistä sekä kertymäprosessin eri vaiheita. Esimerkiksi Swift J1644+57 on osoitus tapahtumasta, jossa havaittiin relativistinen suihku lähes valonnopeudella liikkuva, kapeasti suuntautunut plasmapurkaus. Erityisesti työssä keskitytään TDE-tapahtumien yhteydessä havaittavaan radiosäteilyyn. Radiosäteily syntyy kolmella päämekanismilla: relativististen suihkujen törmäyksestä ydintä ympäröivään materiaaliin, lievästi relativististen ulosvirtausten vuorovaikutuksesta mustan aukon ympäristöön sekä tähden jäännösaineksen iskeytymisestä galaksin keskustan kaasuun. Nämä prosessit kiihdyttävät hiukkasia ja tuottavat synkrotronisäteilyä, jota voidaan havaita radiotaajuuksilla. Radiohavainnot tarjoavat ainutlaatuisen mahdollisuuden tutkia TDE-tapahtumien jälkiseurauksia pitkällä aikavälillä. Toisin kuin optinen tai röntgensäteily, radiosäteily voi jatkua useita vuosia, mahdollistaen mustan aukon ja sen ympäristön vuorovaikutuksen tarkkailun pitkäaikaisesti. Lisäksi radiohavainnot auttavat mallien ja simulaatioiden hienosäädössä, kaventaen kuilua teorian ja havaintojen välillä. TDE-tapahtumat tarjoavat näin monipuolisen ja dynaamisen tutkimusikkunan mustien aukkojen fysikaaliseen luonteeseen, niiden ympäristöön sekä koko galaksien kehitykseen.