Olbrzymia czarna dziura niszczy masywną gwiazdę
Astronomowie dokonali precyzyjnego sondowania gwiazdy, która uległa rozerwaniu w wyniku zbytniego zbliżenia się do olbrzymiej czarnej dziury. W efekcie jej wnętrze zostało wyrzucone w przestrzeń kosmiczną.
Wizja artystyczna przedstawiająca zdarzenie rozerwania pływowego o nazwie ASASSN-14li. Źródło: NASA/CXC/Univ of Michigan/J. Miller i inni; Ilustracja: NASA/CXC/M.Weiss
Obserwatoria rentgenowskie Chandra i XMM-Newton przeprowadziły badania dotyczące ilości azotu i węgla w pobliżu czarnej dziury, która była odpowiedzialna za rozerwanie gwiazdy. Analiza tych pierwiastków wskazuje, że powstały one wewnątrz gwiazdy przed jej rozerwaniem, gdy ta zbliżyła się do czarnej dziury.
Obecnie obserwujemy wewnętrzne struktury tego, co kiedyś było gwiazdą – powiedział Jon Miller z Uniwersytetu w Michigan, który kierował badaniem. Te pozostałości stanowią wskazówki, które możemy śledzić, aby dowiedzieć się, jakiego rodzaju gwiazda doświadczyła swojego upadku.
W ostatnich latach astronomowie odkryli wiele przypadków tzw. „rozerwań pływowych”, w których ogromne siły grawitacyjne wywierane przez masywną czarną dziurę powodują rozpad gwiazdy. Efektem tego rozpadu jest wybuch, często obserwowalny w świetle optycznym, ultrafioletowym i rentgenowskim, gdy pozostałości gwiazdy są podgrzewane. Jednak to szczególne zdarzenie, o nazwie ASASSN-14li, wyróżnia się z kilku powodów.
W momencie odkrycia w listopadzie 2014 roku, ASASSN-14li była najbliższym Ziemi znanym przypadkiem zjawiska rozerwania pływowego, odległym o 290 milionów lat świetlnych. Ta bliskość umożliwiła astronomom uzyskanie niezwykle szczegółowych informacji na temat zniszczonej gwiazdy. Zespół pod kierownictwem Millera zastosował nowe modele teoretyczne, aby dokładniej oszacować ilość azotu i węgla obecnych w pobliżu czarnej dziury, w porównaniu do wcześniejszych badań. Dzięki temu uzyskano bardziej precyzyjne dane dotyczące składu chemicznego i procesów zachodzących wokół czarnej dziury.
Wykorzystanie tych teleskopów rentgenowskich jako narzędzi kryminalistycznych w kosmosie jest możliwe – powiedziała Brenna Mockler, współautorka badania z Obserwatoriów Carnegie i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Analizując względną ilość azotu do węgla, którą znaleźliśmy, możemy wnioskować, że materiał pochodzi z wnętrza gwiazdy, która została skazana na zagładę i miała masę około trzykrotnie większą niż Słońce.
Gwiazda ASASSN-14li jest zatem jedną z najmasywniejszych – a być może najmasywniejszą – jaką astronomowie widzieli do tej pory rozerwaną przez czarną dziurę.
ASASSN-14li jest fascynującym przypadkiem, ponieważ jednym z najtrudniejszych wyzwań w przypadku zjawiska rozerwania pływowego jest możliwość określenia masy pechowej gwiazdy, co udało nam się osiągnąć w tym przypadku – powiedział Enrico Ramirez-Ruiz, współautor badania z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz. Obserwacja zniszczenia masywnej gwiazdy przez supermasywną czarną dziurę jest niezwykle fascynująca, ponieważ oczekuje się, że gwiazdy o większej masie będą występować znacznie rzadziej niż gwiazdy o niższej masie.
Na początku 2023 roku inny zespół astronomów poinformował o zdarzeniu, które nazwano „Straszną Barbie”. Według szacunków, gwiazda o masie około 14 razy większej od Słońca została zniszczona przez czarną dziurę. Jednakże, to zdarzenie jeszcze nie zostało potwierdzone jako przypadek rozerwania pływowego. Szacowanie masy gwiazdy opierało się głównie na jasności rozbłysku, a nie na szczegółowej analizie materii wokół czarnej dziury, jak w przypadku ASASSN-14li.
Innym ekscytującym aspektem wyniku ASASSN-14li jest jej znaczenie dla przyszłych badań. Astronomowie zaobserwowali umiarkowanie masywne gwiazdy, podobne do ASASSN-14li, w gromadzie gwiazd zawierającej supermasywną czarną dziurę w centrum naszej Galaktyki. To odkrycie otwiera możliwość oszacowania mas gwiazd rozerwanych pływowo, co potencjalnie daje astronomom sposób na identyfikację obecności gromad gwiazd wokół supermasywnych czarnych dziur w bardziej odległych galaktykach.
Przed tym badaniem istniało duże prawdopodobieństwo, że pierwiastki zaobserwowane w promieniowaniu rentgenowskim mogą pochodzić z gazu uwolnionego podczas wcześniejszej erupcji supermasywnej czarnej dziury. Jednakże, wydaje się, że analizowany wzór pierwiastków tutaj pochodzi od pojedynczej gwiazdy.
Wcześniejsze badanie opublikowane w 2017 roku przez Chenwie Yang z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Hefei w Chinach wykorzystało dane UV z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a w celu wykazania, że w przypadku ASASSN-14li występuje większa ilość azotu niż węgla, jednak w mniejszej ilości niż to zostało odkryte przez zespół Millera na podstawie danych rentgenowskich. Autorzy tego badania stwierdzili również, że gwiazda jest tylko 0,6 razy masywniejsza od Słońca.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
