Przejdź do treści

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Wizja artystyczna rozerwania pływowego, w którym supermasywna czarna dziura rozrywa i pożera gwiazdę.

Po raz pierwszy astronomowie widzą czarną dziurę wyrzucającą gwiezdne szczątki lata po pochłonięciu gwiazdy. W październiku 2018 roku mała gwiazda została rozerwana na strzępy, gdy przechodziła zbyt blisko czarnej dziury w galaktyce znajdującej się 665 milionów lat świetlnych od Ziemi.

Chociaż może to brzmieć porywająco, zdarzenie nie było zaskoczeniem dla astronomów, którzy od czasu do czasu są świadkami tych gwałtownych incydentów podczas skanowania nocnego nieba. Ale trzy lata po tym zdarzeniu ta sama czarna dziura znów rozświetla niebo – i, jak twierdzą naukowcy, nie połknęła niczego nowego.

To całkowicie nas zaskoczyło. Nikt wcześniej nie widział czegoś takiego – mówi Yvette Cendes, pracownik naukowy w Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) i główna autorka nowego badania analizującego zjawisko.

Zespół doszedł do wniosku, że czarna dziura wyrzuca teraz materię podróżującą z prędkością równą połowie prędkości światła, ale badacze nie są pewni, dlaczego wypływ był opóźniony o kilka lat. Wyniki, opisane w „Astrophysical Journal”, mogą pomóc naukowcom lepiej zrozumieć zachowanie czarnych dziur podczas procesów pochłaniania materii, które Cendes porównuje do „czkawki” po posiłku.

Zespół zauważył niezwykły wybuch podczas przeglądu zdarzeń rozerwań pływowych (TDE – tidal disruption events) – kiedy zbliżające się gwiazdy są rozrywane przez czarne dziury – które miały miejsce w ciągu ostatnich kilku lat. Dane radiowe z Very Large Array (VLA) pokazały, że czarna dziura w tajemniczy sposób odżyła w czerwcu 2021 roku. Cendes i jej zespół postanowili dokładniej zbadać to zdarzenie. Zespół zebrał rezultaty obserwacji zdarzenia TDE, nazwanego AT2018hyz, prowadzonych na wielu długościach fal światła za pomocą VLA, obserwatorium ALMA w Chile, obserwatorium MeerKAT w RPA, Australian Telescope Compact Array w Australii oraz kosmicznych obserwatoriów Chandra i Swift.

Najbardziej uderzające okazały się radiowe obserwacje TDE.

Badamy zjawiska TDE za pomocą radioteleskopów od ponad dekady i czasami odkrywamy, że świecą one na falach radiowych, gdy wyrzucają materię, kiedy gwiazda jest po raz pierwszy pochłaniana przez czarną dziurę – mówi Edo Berger, profesor astronomii na Harvardzie i CfA oraz współautor nowego badania. Ale w AT2018hyz przez pierwsze trzy lata panowała cisza radiowa, a teraz nastąpiło dramatycznie rozświetlenie, stając się jednym z najbardziej świecących radiowo rozerwań pływowych, jakie kiedykolwiek zaobserwowano.

Sebastian Gomez, współautor artykułu, który pracował nad swoją pracą doktorską wraz z Bergerem, wykorzystał modele teoretyczne do obliczenia, że gwiazda rozdarta przez czarną dziurę miała tylko 1/10 masy naszego Słońca.

Rozerwania pływowe są dobrze znane z tego, że emitują światło, gdy się pojawiają. Gdy gwiazda zbliża się do czarnej dziury, siły grawitacyjne zaczynają rozciągać tę pierwszą. W końcu rozciągnięta materia wiruje wokół czarnej dziury i nagrzewa się, tworząc błysk, który astronomowie mogą dostrzec z odległości  milionów lat świetlnych. Część rozerwanego materiału zostaje czasami wyrzucona z powrotem w kosmos. Astronomowie porównują to do czarnych dziur, które są „bałaganiarskimi zjadaczami” – nie wszystko, co próbują pochłonąć, trafia do ich wnętrza. Jednak emisja, znana jako wypływ, zwykle rozwija się szybko po wystąpieniu rozerwania pływowego – a nie lata później. To tak, jakby czarna dziura zaczęła nagle wyrzucać materię z gwiazdy, którą pochłonęła lata temu – wyjaśnia Cendes.

Wypływ materii porusza się z prędkością równą połowie prędkości światła. Dla porównania, większość rozerwać pływowych ma wypływ, który przemieszcza się z prędkością 10% prędkości światła – mówi Cendes. 

Po raz pierwszy byliśmy świadkami tak długiego opóźnienia między karmieniem a wypływem – wskazuje z kolei Berger. Następnym krokiem jest zbadanie, czy faktycznie dzieje się to częściej i po prostu nie przyglądaliśmy się zdarzeniom TDE wystarczająco późno podczas ich ewolucji.

Opracowanie: Agnieszka Nowak

Więcej informacji:

Źródło: Harvard University

Na ilustracji: Wizja artystyczna rozerwania pływowego, w którym supermasywna czarna dziura rozrywa i pożera gwiazdę. Część materii nie zostaje zużyta i jest wyrzucana z powrotem w przestrzeń. Źródło: DESY, Laboratorium Komunikacji Naukowej

Reklama