Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Po raz pierwszy astronomowie widzą czarną dziurę wyrzucającą gwiezdne szczątki lata po pochłonięciu gwiazdy.

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.

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 nie połknęła niczego nowego, twierdzą naukowcy.

To nas całkowicie 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 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 zespół postanowili dokładniej zbadać to zdarzenie.

Zespół zebrał obserwacje zdarzenia TDE, nazwanego AT2018hyz, na wielu długościach fal światła za pomocą VLA, obserwatorium ALMA w Chile, MeerKAT w RPA, Australian Telescope Compact Array w Australii oraz kosmiczne obserwatoria Chandra i Swift.

Najbardziej uderzające okazały się radiowe obserwacje TDE.

Badaliśmy 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 w Harvard University i CfA oraz współautor nowego badania. Ale w AT2018hyz przez pierwsze trzy lata panowała cisza radiowa, a teraz dramatycznie rozświetlił się, stając się jednym z najbardziej świecących radiowo TDE, 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.

TDE są dobrze znane z tego, że emitują światło, gdy się pojawiają. Gdy gwiazda zbliża się do czarnej dziury, siły grawitacyjne zaczynają rozciągać gwiazdę. 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 TDE – a nie lata później. To tak, jakby czarna dziura zaczęła nagle wyrzucać masę materii z gwiazdy, którą pochłonęła lata temu – wyjaśnia Cendes.

Wypływ materii porusza się z prędkością 50% prędkości światła. Dla porównania, większość TDE ma wypływ, który przemieszcza się z prędkością 10% prędkości światła, mówi Cendes.

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

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Ujawniono ogólną strukturę gwiazdy neutronowej

Teleskop Webba wykonał swoje pierwsze zdjęcie egzoplanety