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événement de rupture de marée

A tidal disruption event occurs when a star is torn apart by a black hole's gravitational forces.
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Description

Un événement de rupture de marée (TDE) est un transitoire astrophysique qui se produit lorsqu'une étoile passe trop près d'un trou noir supermassif. Lorsque le rayon de marée (la distance à laquelle l'auto-gravité de l'étoile est équilibrée par la force de marée) devient inférieur au péricentre (le point le plus proche de l'orbite), l'étoile est détruite. Environ la moitié de la masse tombe sur le trou noir, formant un disque d'accrétion avec un profil caractéristique de chute de matière en ∝ t^{−5/3}. Le disque rayonne dans les rayons X mous et l'ultraviolet, atteignant un pic de luminosité de l'ordre de 10⁴⁴ erg/s, puis s'estompe sur des mois et des années.

Histoire

Le concept d'événement de rupture de marée a été développé en détail dans les travaux de Martin Rees (1988), bien que les forces de marée près des trous noirs aient été envisagées dès les années 1970. La première confirmation observationnelle est venue de la mission ROSAT dans les années 1990, qui a détecté des sursauts X mous provenant de galaxies inactives. Les relevés modernes, tels que ASAS-SN et ZTF, trouvent des dizaines de candidats dans le domaine optique, tandis que les télescopes Swift et XMM-Newton les étudient en rayons X. Une contribution importante a été apportée par la théorie des disques d'accrétion et les simulations hydrodynamiques de la destruction.

Comment ça marche

L'événement de rupture de marée est déclenché lorsque le rayon de marée R_t ≈ R_* (M_BH/M_*)^{1/3} dépasse la distance au péricentre. L'étoile est détruite et sa matière est distribuée sur des orbites avec différentes excentricités, formant un flux elliptique. Le gaz, en perdant de l'énergie à cause des ondes de choc et de l'auto-gravité, s'accumule et le taux de retour vers le trou noir suit la dépendance Ṁ ∝ (t/t_fall)^{−5/3}, où t_fall est le temps de chute de la matière la plus liée. L'accrétion peut être super-Eddington, ce qui génère des vents puissants et, dans certains cas, des jets relativistes, expliquant les TDE radio-brillants. La spectroscopie révèle de larges raies de l'hydrogène et de l'hélium, ainsi que des raies d'absorption décalées vers le bleu, indiquant des écoulements.

En pratique

Les événements de rupture de marée aident à détecter les trous noirs dormants, à étudier leur population et les processus d'accrétion sous gravité extrême.

Anecdote

L'un des éclats de TDE les plus brillants enregistrés, ASASSN-15lh, était initialement considéré comme une supernova record, mais on a découvert plus tard qu'il s'agissait d'une étoile déchirée par un trou noir en rotation rapide.

Concept graph →

Formules

$$r_t = R_* igg( rac{M_ullet}{M_*}igg)^{1/3}$$
Distance where tidal forces overcome stellar self-gravity.
Ce qu'il y a dans la formule
r_tvariableTidal disruption radius — rayon metre
R_*variableRadius of the star — rayon metre
M_\bulletvariableMass of the black hole — masse kilogram
M_*variableMass of the star — masse kilogram
r_t=r_*(\frac{m_\bullet}{m_*})^{1/3} · 2606.02692v1
r_{\rmtide}=r_*(\frac{m_{\rmbh}}{m_*})^{1/3} · 2606.04966v1
r_t=r_p(\frac{2m}{m_p})^{1/3} · 2606.06884v1
r_t\approxr_{ns}(\frac{m_{bh}}{m_{ns}})^{1/3} · 2607.20609v1
$$M_{\text{Hill}} \propto R_p^{3/2} M_p^{-1/2}$$
Maximum mass for tidal disruption to occur outside the event horizon.
Ce qu'il y a dans la formule
M_{\text{Hill}}variableHill mass limit — masse kilogram
R_pvariablePlanet radius — rayon metre
M_pvariablePlanet mass — masse kilogram
m_{{hills}}^{{blanet}}\approx5*10^9m_\odot(\frac{r_p}{6r_\oplus})^{3/2}(\frac{m_p}{100m_\oplus})^{-1/2} · 2606.06884v1
$$t_{\text{peak}} \propto M^{1/2} M_p^{-1} R_p^{3/2}$$
Time from disruption to peak accretion rate in tidal events.
Ce qu'il y a dans la formule
t_peakvariableTime from disruption to peak accretion rate — temps second
MvariableMass of the black hole — masse kilogram
M_pvariableMass of the disrupted star — masse kilogram
R_pvariableRadius of the disrupted star — rayon metre
t_{{peak}}\approx1.6~{дня}(\frac{m}{10^7m_\odot})^{1/2}(\frac{m_p}{100m_\oplus})^{-1}(\frac{r_p}{6r_\oplus})^{3/2} · 2606.06884v1
$$d = R_{\text{m}} \left( \frac{2 M}{m} \right)^{1/3}$$
Distance at which tidal forces disrupt a satellite.
Ce qu'il y a dans la formule
dvariableRoche limit distance — limite de Roche metre
R_mvariableRadius of the secondary body — rayon metre
MvariableMass of the primary body — masse kilogram
mvariableMass of the secondary body — masse kilogram
r_t=r_p(\frac{m_\star+m_p}{m_p})^{1/3} · 2607.01315v1
d=r\sqrt[3]{\frac{2ρ_p}{ρ_s}} · 2607.05193v1

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