Zaobserwowano jak czarna dziura rozrywa przelatującą w pobliżu gwiazdę. Zobacz niesamowitą animację
Co się dzieje, gdy gwiazda zbliży się za bardzo do masywnej czarnej dziury? Zostanie wpierw rozciągnięta, a następnie rozerwana. Spektakularne zjawisko udało się zaobserwować za pomocą teleskopów NASA.
W tym artykule:
Czarne dziury wywierają ogromny wpływ na otaczającą je czasoprzestrzeń. Przyciągają wszystko, co znajduje się w ich pobliżu – zarówno materię, jak i światło. Ich masa jest tak wielka, że mogą nawet zniszczyć gwiazdę, jeśli ta ma nieszczęście znaleźć się zbyt blisko.
Takie zjawisko zaobserwowano w zeszłym roku w galaktyce odległej od Ziemi o 250 mln lat świetlnych. Kilka teleskopów NASA – wraz z bardzo czułym urządzeniem działającym na satelicie NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescopic Array) – zarejestrowało niezwykłe zdarzenie: rozerwanie gwiazdy przez grawitację czarnej dziury. Zjawisku towarzyszyło silne promieniowanie rentgenowskie.
Jego pojawienie się oznacza, że resztki gwiazdy przyciągnięte przez czarną dziurę utworzyły nad nią koronę. To ultragorąca i bardzo jasna struktura składająca się z plazmy. Cały proces można obejrzeć na spektakularnej animacji. Pokazuje ona dokładnie, z jak wielką siłą czarna dziura oddziałuje na materię i do jak gwałtownych zjawisk dochodzi w jej pobliżu.
Czarna dziura rozrywa gwiazdę
Większość czarnych dziur, jakie mogą zaobserwować naukowcy, otacza gorący gaz. Gromadzi się on przez milenia i przybiera kształt dysku o szerokości sięgającej nawet miliardów kilometrów. Dysk ten może być jaśniejszy od całych galaktyk.
Gdy na drodze takich obiektów znajdzie się gwiazda, zaczynają działać na nią potężne siły pływowe. Niezwykle silna grawitacja sprawia, że gwiazda zaczyna być rozciągana. Proces ten nazywa się spagetyzacją albo spaghettifikacją. W jej efekcie kulisty obiekt stopniowo zaczyna nabierać podłużnego kształtu (i przypominać spaghetti).
Wreszcie dochodzi do zjawiska rozerwania pływowego (ang. Tidal Disruption Event, TDE). Gwiazda pęka i rozpada się, zamieniając w gigantyczny obłok materii.
Jak powstaje korona czarnej dziury?
– Zjawiska rozerwania pływowego są jak kosmiczne laboratorium – komentuje astronom Suvi Gezari. – To nasze okno, przez które możemy obserwować „posilającą się” czarną dziurę – dodaje.
Materia pochodząca z rozerwanej gwiazdy zostaje natychmiast przyciągnięta przez czarną dziurę. Zaczyna wirować wokół niej, a cząstki, z jakich się składa, wpadają na siebie. W przestrzeń strzelają strumienie gazu. Pojawia się promieniowanie elektromagnetyczne: światło widzialne, ultrafioletowe oraz silne promieniowanie rentgenowskie. Stopniowo – w ciągu tygodni lub miesięcy – materia tworzy wirujący wokół czarnej dziury dysk.
Tego rodzaju zjawisko zaobserwowały teleskopy NASA w zeszłym roku. W czasie wydarzenia oznaczonego jako AT2021ehb do znajdującej się w centrum galaktyki czarnej dziury zbliżyła się gwiazda. Czarna dziura miała masę aż dziesięć milionów razy większą niż Słońce. Czyli Słońce przy niej byłoby jak kula do kręgli przy Titanicu.
Obserwacje rozpoczęto w marcu 2021 r. Po 300 dniach galaktykę, w której doszło do TDE, zaczął śledzić satelita NuSTAR. Wykrył on uformowaną nad czarną dziurą koronę, emitującą wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie.
Czarna dziura bez dżetów
Zaskoczyło to naukowców, ponieważ korony zazwyczaj powstają razem z dżetami. Czyli ze strumieniami materii, które wystrzeliwują z biegunów czarnej dziury prostopadle do płaszczyzny jej dysku akrecyjnego. W tym przypadku po raz pierwszy dżetów nie zauważono.
Materia po zderzeniu gwiazd neutronowych leci z prędkością nadświetlną. To niemożliwe, więc skąd to złudzenie?
Naukowcy policzyli z ogromną precyzją, z jaką prędkością porusza strumień materii wyrzucony w kosmos po zderzeniu dwóch gwiazd neutronowych. Pierwsze szacunki wskazywały, że była to prę...
– Nigdy nie widzieliśmy rozerwania pływowego połączonego z emisją silnego promieniowania rentgenowskiego, natomiast bez pojawienia się dżetów – zauważa Yuhan Yao z Caltechu. – Stanowi to wyjątkową okazję do zbadania, co powoduje powstawanie dżetów, a co – korony – dodaje.
Naukowcy podejrzewają, że pojawienie się korony to efekt istnienia bardzo silnego pola magnetycznego. – Chcielibyśmy jednak wiedzieć, co sprawia, że jest ono tak silne – mówi badacz.
Powstanie i ewolucja korony czarnej dziury zostały opisane w artykule opublikowanym w czasopiśmie naukowym „Astrophysical Journal”.
Źródła: Astrophysical Journal, phys.org.
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