Po rozerwaniu i połknięciu gwiazdy czarne dziury „bekają”? „Nigdy czegoś takiego nie widzieliśmy”

W tym artykule:

1. Czy czarne dziury bekają?
2. Jak zamienić gwiazdę na spaghetti?
3. Czarne dziury nie umieją zachowywać się przy stole
4. Skąd się wzięło to zjawisko?

Opisując czarne dziury, naukowcy mają zwyczaj sięgać po niekiedy bardzo oryginalne metafory. Jeszcze w poprzednim wieku astrofizycy spierali się o to, czy czarne dziury mają włosy, czy też nie. Określenie zostało wymyślone przez Johna Wheelera. Odnosiło się do teorii mówiącej, że wszystkie informacje o materii, jaka uformowała czarną dziurę albo wpadła do niej, zostają dla zewnętrznego obserwatora utracone na zawsze.

Informacja metaforycznie nazwana została tutaj włosami, a teoria głosiła, że czarne dziury nie mają włosów. Nawiasem mówiąc, określenie to nie spodobało się Richardowi Feynmanowi, który uznał je za obsceniczne. Nie przeszkodziło to Stephenowi Hawkingowi zaproponować własnej wersji tej metafory. Czyli własnej hipotezy dotyczącej informacji i czarnych dziur.

Hawking postulował, że czarne dziury mają „miękkie włosy”. Chodziło o to, że pewne informacje o tym, co zostało przez nie pochłonięte, mogą jednak pozostać na horyzoncie zdarzeń. Czyli na granicy czarnej dziury.

Czy czarne dziury bekają?

Paradoksy czarnych dziur. Obserwacje naukowców rozwiewają wszelkie wątpliwości

Zastanawialiście się kiedyś, jak to możliwe, że jesteśmy w stanie zobaczyć przód tego, co jest od nas odwrócone? Tak właśnie działa czarna dziura.

Nic dziwnego, że astrofizycy zajmujący się czarnymi dziurami już w XXI w. również nie mają oporów przed opisywaniem tych obiektów za pomocą zaskakujących porównań. Tym razem ich autorką jest Yvette Cendes z Centrum Astrofizyki Harvard&Smithsonian. Badaczka porównuje pewne nowo odkryte zjawisko związane z czarnymi dziurami do bekania. Postuluje wraz z grupą naukowców, że czarne dziury bekają po posiłku.

O co chodzi? Wszystko zaczęło się 665 lat świetlnych stąd. Do pewnej masywnej czarnej dziury zbliżyła się wówczas niewielka gwiazda. Ciało niebieskie dziesięć razy mniejsze od Słońca okazało się nieostrożne. Znalazło się tak blisko czarnej dziury, że nie mogło się już wyrwać spod jej grawitacyjnego wpływu.

Jak zamienić gwiazdę na spaghetti?

Zaszło wówczas niesamowite zjawisko, które określa się jako rozerwanie pływowe (ang. tidal disruption event, TDE). Czarna dziura miała tak wielką masę, że zdołała rozciągnąć gwiazdę, a następnie rozerwać ją, w procesie zwanym spagetyzacją, spaghettifikacją albo efektem makaronu. Efekt ten zachodzi, gdy dane ciało zostaje jednocześnie rozciągnięte pionowo i horyzontalnie ściśnięte w nadzwyczaj silnym polu grawitacyjnym.

Mała gwiazda nie mogła tego przetrwać. Została rozerwana, a część jej materii owinęła się wokół czarnej dziury i rozgrzała. Wyemitowane zostało przy tym światło, które naukowcy zarejestrowali w 2018 r. Zjawisko zostało oznaczone jako zdarzenie AT2018hyz. Naukowcy obserwowali słabnące światło przez kilka miesięcy.

Czarne dziury nie umieją zachowywać się przy stole

Jednak – jak się okazało – nie było to koniec. Naukowcy czasami mówią, że czarne dziury są bałaganiarzami przy posiłku. Zdarza się bowiem, że po rozerwaniu i pochłonięciu części materii gwiazdy, resztę odrzucają w kosmos. Zupełnie jakby nie były w stanie połknąć wszystkiego, co próbują pożreć.

Jak bije serce czarnej dziury? Licząca dekady kosmiczna zagadka została rozwiązana

Co się dzieje w najbliższym sąsiedztwie czarnych dziur? Naukowcy ciągle nie potrafią wyczerpująco odpowiedzieć na to pytanie. Jednak właśnie znaleźli kolejny klocek układanki. Po kilkuna...

Takie zjawisko zachodzi zazwyczaj zaraz po TDE. Jednak nie tym razem. Niecałe trzy lata po AT2018hyz z tamtego rejonu kosmosu znów zaczęło dobiegać promieniowanie elektromagnetyczne. – To była kompletna niespodzianka – komentuje Yvette Cendes. – Nikt z nas nie spodziewał się czegoś podobnego.

Naukowcy skierowali w tamtą stronę kilka teleskopów. Potwierdziły, że czarna dziura wypluwa w kosmos strumień materii. Dzieje się to z ogromną prędkością, sięgającą połowy prędkości światła.

Skąd się wzięło to zjawisko?

To też jest zaskakujące, ponieważ w przypadku TDE prędkość wyrzucanej materii nie przekracza zazwyczaj jednej dziesiątej prędkości światła. – To tak, jakby czarna dziura zaczęła nagle bekać, wyrzucając materię pochodzącą z gwiazdy, którą pochłonęła trzy lata temu – opisuje plastycznie Yvette Cendes.

Dlaczego tak się dzieje? Co spowodowało to opóźnienie? Naukowcy nie są pewni. – Naszym następnym krokiem będzie sprawdzenie, czy to się zdarza regularnie – zapowiada Cendes. Praca na temat nietypowych zwyczajów „żywieniowych” czarnych dziur ukazała się w czasopiśmie naukowym „The Astrophysical Journal”.

Źródła: The Astrophysical Journal, EurekAlert, Uniwersytet Jagielloński.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com