Czy czarna dziura pożera Słońce od środka?

To klasyczna historia z gatunku apokaliptycznej fikcji. Słońce, nasze bezcenne źródło ciepła i światła, zapada się w czarną dziurę. Albo jakaś zabłąkana czarna dziura pojawia się na niebie i pochłania je. Koniec jest bliski! Tą mroczną tematyką są też zwykle bardzo zainteresowane uczestniczące w wydarzeniach astronomicznych dzieci.

Tymczasem nasze Słońce nigdy nie stanie się czarną dziurą – ma na to po prostu za małą masę. Z tego samego powodu nie eksploduje też jako supernowa. Nie wiemy także nic o zwykłej czarnej dziurze będącej na kursie kolizyjnym ze Słońcem lub Ziemią. Jeśli jednak w nieokreślonej przyszłości czarna dziura o masie gwiazdowej połknęłaby Słońce, dowiedzielibyśmy się o tym po około ośmiu minutach, bo właśnie tyle czasu biegnie do nas światło emitowane przez Słońce.

Przypuśćmy teraz, że stało się jeszcze inaczej, i że to nasza gwiazda wchłonęła kiedyś niewielką, pierwotną czarną dziurę. Wtedy robi się ciekawie. Temu zagadnieniu jest też poświęcona jedna z nowych publikacji na serwerze preprintów arXiv.

Pierwotne czarne dziury to hipotetyczne obiekty tego typu, które miały powstać w najwcześniejszych momentach istnienia Wszechświata. W przeciwieństwie do czarnych dziur o masach gwiazdowych lub supermasywnych czarnych dziur znajdujących się w centrach dużych galaktyk, pierwotne czarne dziury byłyby z reguły maleńkie, o masie zbliżonej do planetoidy i rozmiarze mniejszym niż piłka. Pojawiają się w niektórych modelach teoretycznych i były już wykorzystywane do próby wyjaśnienia wielu zjawisk – od ciemnej materii po odległą, hipotetyczną Planetę X. Wiele z tych modeli zakłada, że pierwotne czarne dziury są powszechne, więc nieuniknione jest, że jakaś gwiazda w końcu przechwyci jedną z nich. Takie teoretyczne gwiazdy z czarną dziurą w środku znane są jako gwiazdy Hawkinga.

Jak wynika z nowej pracy, przechwycona pierwotna czarna dziura początkowo nie miałaby prawie żadnego wpływu na gwiazdę podobną do Słońca. W porównaniu z masą Słońca masa planetoidy jest jak drobina pyłu. Nawet gdyby tą drobiną była czarna dziura, nie mogłaby szybko pochłonąć dużej części Słońca. Jednak z czasem jej obecność wpłynęłaby już na wiele rzeczy. Czarna dziura w gwieździe konsumowałaby materię w gwiezdnym jądrze i rozrastała się z czasem. Jeśli byłaby w stanie rosnąć szybko w skali kosmologicznej, mogłaby nawet całkowicie pochłonąć gwiazdę, a przynajmniej silnie wpłynąć na jej ewolucję i koniec życia.

Przeprowadzone badania wykazują, że problem w dużej mierze sprowadza się do początkowego rozmiaru pierwotnej czarnej dziury. W przypadku tych o największej masie, równej około miliardowej części masy Słońca, mogłyby one zasadniczo pochłonąć gwiazdę w mniej niż pół miliarda lat. Jeśli tak się już we Wszechświecie działo, to powinny istnieć również czarne dziury o masie mniej więcej słonecznej – zbyt małe, aby mogły powstać z supernowych, tak jak tradycyjne czarne dziury o masie gwiazdowej. Czy kiedyś je zaobserwujemy?

Jeśli pierwotna czarna dziura byłaby znacznie mniejsza, np. miałaby masę poniżej jednej bilionowej masy Słońca, sprawa się komplikuje. Mała czarna dziura pochłonęłaby pewną ilość materii wewnątrz gwiazdy, ale nie w szybkim tempie. Spowodowałaby jednak zamieszanie w jej jądrze, podgrzewając je bardziej niż sama fuzja jądrowa. W rezultacie gwiazda mogłaby przekształcić się w tak zwanego czerwonego marudera, który byłby chłodniejszy i bardziej czerwony niż zwykłe czerwone olbrzymy. Wszystkie te turbulencje w jądrze mogłyby mieć też wpływ na aktywność powierzchniową gwiazdy. Efekty byłyby subtelne, ale autorzy omawianej pracy sugerują, że obecność pierwotnej czarnej dziury w gwieździe może być wykrywalna dzięki sejsmologii gwiezdnej.

Tymczasem uspokajamy: na podstawie badań heliosejsmologicznych, które już przeprowadzono, można stwierdzić, że prawie na pewno NIE ma czarnej dziury w naszym Słońcu. A nawet jest, musi być niezwykle mała, nie ma więc mowy o rychłej kosmicznej zagładzie, przynajmniej z tej strony kosmosu.

Czytaj więcej: