Wetenschappers van de Syracuse University hebben een nieuwe verklaring aangedragen voor de onregelmatige lichtsignalen die vrijkomen bij specifieke interacties tussen sterren en superzware zwarte gaten. Volgens hun bevindingen is de snelheid waarmee een ster om zijn eigen as draait een doorslaggevende factor voor de intensiteit van de waargenomen lichtflitsen.
In de astronomie worden deze gebeurtenissen aangeduid als 'repeating partial Tidal Disruption Events' (rpTDEs). In tegenstelling tot scenario's waarin een ster in één keer volledig wordt verslonden, beschrijft de ster bij een rpTDE een baan rond het zwarte gat. Telkens wanneer de ster het punt van maximale nabijheid bereikt, rukt de enorme zwaartekracht van het zwarte gat een deel van het sterrenmateriaal weg. Zoals beschreven door universetoday.com, veroorzaakt dit gestolen materiaal een tijdelijke toename in helderheid, wat voor waarnemers op aarde zichtbaar is als een lichtflits of 'flare'.
Het proces verloopt volgens een vast patroon: het materiaal valt richting het zwarte gat en verliest energie, waardoor de flits over een periode van enkele dagen of weken langzaam dooft. Dit wekt de indruk dat het zwarte gat zelf kortstondig oplicht en vervolgens weer dimt. Een hardnekkig raadsel voor astronomen was echter waarom bij bepaalde sterren de opeenvolgende flitsen na de eerste gebeurtenis opvallend zwak bleven. De bestaande modellen konden deze specifieke afname in helderheid tot nu toe niet adequaat verklaren.
Een onderzoeksteam bestaande uit associate professor Eric Coughlin, postdoctoral onderzoeker Benjamin Amend en promovendus Ananya Bandopadhyay heeft hier nu een hypothese voor geformuleerd. Zij stellen dat een zeer hoge rotatiesnelheid van de ster noodzakelijk is om de waargenomen afname in de intensiteit van de flitsen te reproduceren. Deze nieuwe inzichten, die zijn gepubliceerd via , werpen een nieuw licht op de dynamiek van deze kosmische ontmoetingen.
Naast de rotatie speelt ook de fysieke opbouw van de ster een cruciale rol. Bandopadhyay wijst erop dat de reactie op getijdenkrachten sterk afhankelijk is van de massa van de ster. Sterren met een lage massa worden gekenmerkt als 'pluiziger', wat hen gevoeliger maakt voor massaverlies onder invloed van zwaartekracht. Sterren met een hoge massa beschikken daarentegen over een robuustere, gelaagde structuur. Hierdoor kunnen zij materiaal verliezen uit hun buitenste schillen zonder dat de ster als geheel direct wordt vernietigd. Deze nuance in structuur is essentieel voor het begrijpen van de overleving van de ster tijdens meerdere passages, zoals verder toegelicht door .
Het fundamentele verschil tussen een volledige en een gedeeltelijke verstoring bepaalt het uiteindelijke verloop van de gebeurtenis. Bij een volledige verstoring wordt de ster volledig uit elkaar getrokken, wat resulteert in één laatste, zeer intense flits voordat de ster definitief verdwijnt. Bij de rpTDEs blijft de ster echter voldoende intact om herhaaldelijk langs het zwarte gat te keren, wat de karakteristieke reeks van flitsen veroorzaakt.
Door de rotatiesnelheid en de massa van de betrokken sterren in de berekeningen op te nemen, kunnen astronomen nu beter verklaren waarom sommige interacties leiden tot spectaculaire lichtshows en andere tot steeds zwakkere signalen. De volledige analyse van deze interacties is terug te vinden bij .