Gwiazda, która przetrwała bliskie spotkanie z supermasywną czarną dziurą
Wielokrotnie w ostatnich latach astronomowie obserwowali zagładę gwiazd, które za bardzo zbliżyły się do supermasywnych czarnych dziur i zostały rozerwane przez ich ogromną grawitację. Teraz jednak udało się zauważyć gwiazdę, która takie zbliżenie przetrwała... przynajmniej częściowo.
W danych zarejestrowanych przez kosmiczne teleskopy rentgenowskie Chandra oraz XMM-Newton astronomowie odkryli nietypowe zdarzenie, do którego doszło w otoczeniu supermasywnej czarnej dziury skrywającej się w centrum galaktyki GSN 069 oddalonej od nas o 250 milionów lat świetlnych.
Sama czarna dziura to olbrzym o masie 400 000 większej od masy Słońca, czyli w rodzinie supermasywnych czarnych dziur należy raczej do mniejszych. Dla porównania masa supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki ma masę 4 milionów mas Słońca, a największe odkryte we wszechświecie sięgają masą kilkunastu miliardów mas Słońca.
Bliskie spotkanie z czarną dziurą może cię odmienić
W otoczeniu tej konkretnej czarnej dziury w pewnym momencie w przeszłości znalazł się czerwony olbrzym.
Gwiazda tego typu stanowi jedno z ostatnich, rozdętych etapów życia gwiazdy podobnej do Słońca. Jej zewnętrzne warstwy są raczej rzadkie, przez co łatwiej mogą oderwać się od niej i ulecieć w przestrzeń kosmiczną.
W tym konkretnym wypadku znacząco pomogła w tym grawitacja i oddziaływania pływowe czarnej dziury. Gwiazda została odarta ze swoich zewnętrznych warstw składających się z wodoru, które następnie opadły na czarną dziurę. Z wielkiego czerwonego olbrzyma pozostało tylko jego gorące jądro,teraz już tylko biały karzeł. Na tym jednak nie koniec cierpień byłego olbrzyma, bowiem choć przetrwał on zbliżenie do czarnej dziury, to nie wyrwał się z jej uścisku grawitacyjnego.
Według Andrew Kinga, profesora fizyki teoretycznej z Uniwersytetu w Leicester w Wielkiej Brytanii, który kierował badaniami, karzeł porusza się teraz wokół czarnej dziury po eliptycznej orbicie, wykonując pełen jej obieg w ciągu zaledwie dziewięciu godzin.
Przy każdym obiegu, gdy gwiazda zbliża się do czarnej dziury (czyli prawie 3 razy dziennie) na odległość nie mniejszą niż 15 promieni horyzontu zdarzeń, traci część swojej masy. Oderwana z jej powierzchni masa dołącza do dysku otaczającego czarną dziurę i uwalnia duże ilości promieniowania rentgenowskiego, które dostrzegli naukowcy za pomocą Chandry i XMM-Netwon.
Czy ten związek ma przyszłość?
King podejrzewa, że podczas każdego zbliżenia gwiazdy do czarnej dziury układ ten emituje fale grawitacyjne. Jeżeli połączymy emisję fal grawitacyjnych z utratą masy przez białego karła, można założyć, że będzie się on poruszał po coraz bardziej kołowej orbicie stopniowo oddalając się od czarnej dziury. Wraz ze wzrostem odległości od czarnej dziury przy każdym okrążeniu będzie tracił coraz mniej masy.
Pierwsza z wielu
Astronomowie dotychczas odkryli wiele gwiazd, które zostały całkowicie rozerwane przez oddziaływania pływowe czarnych dziur, ale jak na razie mamy tylko kilka obserwacji obiektów, które przetrwały takie spotkanie.
Statystycznie jednak bardziej prawdopodobny jest bliski przelot gwiazdy w pobliżu czarnej dziury niż centralne zderzenie.
Warto zauważyć, że według astronomów ten konkretny przypadek będzie widoczny dla naszych obecnych teleskopów zaledwie przez około 2000 lat. Zatem jeżeli nie mamy jakiegoś wyjątkowego szczęścia, że akurat udało nam się to zauważyć, to najprawdopodobniej takich przypadków musi być bardzo dużo. A to z kolei może oznaczać, że jest to istotny sposób zwiększania swojej masy przez czarne dziury zbliżone rozmiarami do GSN 069.
Według Kinga, obserwowany przez niego biały karzeł ma masę zaledwie 0,21 masy Słońca. Jeżeli faktycznie jest to jądro czerwonego olbrzyma, który został całkowicie odarty z otoczki wodorowej, to powinien składać się w dużej mierze z helu powstałego w procesie fuzji atomów wodoru w jądrze czerwonego olbrzyma.
