Przy pomocy teleskopów z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) i innych organizacji na całym świecie astronomowie zaobserwowali rzadki błysk światła od gwiazdy będącej rozrywanej przez supermasywną czarną dziurę. Zjawisko znane jako rozerwanie pływowe, jest najbliższym tego typu wydarzeniem zarejestrowanym do tej pory. Wydarzyło się 215 milionów lat świetlnych od Ziemi i zostało szczegółowo zbadane. Wyniki badań opublikowano w “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Artystyczna wizja gwiazdy rozrywanej pływowo przez supermasywną czarną dziurę

„Pomysł, że czarna dziura wsysa pobliską gwiazdę brzmi jak science-fiction, ale dokładnie to dzieje się w trakcie zjawiska rozerwania pływowego” mówi Matt Nicholl, wykładowca i stażysta Royal Astronomical Society na University of Birmingham w Wielkiej Brytanii, pierwszy autor nowych badań. Jednak zjawiska rozerwania pływowego (ang. tidal distruption events), w których gwiazda doświadcza tzw. spaghettizacji (ang. spaghettification) – jest wciągana przez czarną dziurę, są rzadkie i nie zawsze łatwe do zbadania. Zespół naukowców skierował teleskopy ESO: Bardzo Duży Teleskop (VLT) i Teleskop Nowej Technologii (NTT) na nowy błysk światła, który nastąpił w ubiegłym roku blisko supermasywnej czarnej dziury, aby dokładnie zbadać, co się wydarzyło, gdy gwiazda została pożarta przez takiego „potwora”.

W teorii astronomowie wiedzą, co się wydarzy. „Gdy pechowa gwiazda zawędruje zbyt blisko supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki, ekstremalne przyciąganie grawitacyjne czarnej dziury rozerwie gwiazdę na cienkie strumienie materii” wyjaśnia autor badań Thomas Wevers, stażysta ESO w Santiago w Chile, który był w Institute of Astronomy, University of Cambridge (Wielka Brytania) w momencie prowadzenia pracy. Gdy niektóre z cienkich pasm gwiezdnego materiału spadają na czarną dziurę w trakcie procesu spaghettizacji, uwalniany jest jasny rozbłysk energii, który mogą wykryć astronomowie.

Położenie AT2019qiz w gwiazdozbiorze Erydanu

Do tej pory naukowcy mieli problem ze zbadaniem takiego rozbłysku, pomimo iż jest silny i jasny, gdyż często jest przesłonięty przez zasłonę z pyłu. Dopiero teraz astronomowie byli w stanie „rzucić trochę światła” na pochodzenie tej zasłony.

„Ustaliliśmy, iż w sytuacji, gdy czarna dziura pożera gwiazdę, może nastąpić potężny wyrzut materii, który przesłania widok” wyjaśnia Samantha Oates, również z University of Birmingham. Dzieje się tak dlatego, że energia uwolniona, gdy czarna dziura zjada gwiezdny materiał, wypycha resztki gwiazdy na zewnątrz.

Odkrycie było możliwe, ponieważ zjawisko rozerwania pływowego AT2019qiz, które zespół badał, zostało wykryte krótko po tym, jak gwiazda została rozerwana na kawałki. „Ponieważ uchwyciliśmy to we wczesnym stadium, faktycznie mogliśmy zobaczyć zasłosnę z pyłu i resztek unoszącą się, gdy czarna dziura wyrzuciła potężny wypływ materii z prędkościami do 10 000 km/s” mówi Kate Alexander, NASA Einstein Fellow na Northwestern University (USA). „To unikalne zerknięcie przez zasłonę dostarczyło pierwszej okazji do określenie pochodzenia zasłaniającego materiału i śledzenia w czasie rzeczywistym, jak otacza czarną dziurę.”

Niebo wokół AT2019qiz

Zespół badawczy przeprowadził obserwacje AT2019qiz w galaktyce spiralnej w konstelacji Erydanu w trakcie sześciomiesięcznego okresu, gdy jasność rozbłysku rosła, a potem malała. „Kilka przeglądów nieba odkryło emisję od nowego zjawiska rozerwania pływowego bardzo szybko po tym, jak gwiazda została rozerwana” tłumaczy Wevers. „Natychmiast skierowaliśmy różne teleskopy naziemne i kosmiczne w tym kierunku, aby zobaczyć, jak wyprodukowane zostało światło.”

W kolejnych miesiącach wykonywane były wielokrotne obserwacje zjawiska przy pomocy instrumentów takich jak X-shooter i EFOSC2 na teleskopach VLT i NTT znajdujących się w Chile. Szybkie i obszerne obserwacje w ultrafiolecie, zakresie optycznym, rentgenowskim i radiowym pozwoliły po raz pierwszy ujawnić bezpośredni związek pomiędzy materią wypływającą z gwiazdy, a jasnym rozbłyskiem emitowanym w trakcie pożerania przez czarną dziurę. „Obserwacje pokazały, że gwiazda miała prawie taką samą masę jak nasze Słońce oraz że utraciła około połowę na rzecz monstrualnej czarnej dziury, która z kolei jest miliony razy bardziej masywna” wyjaśnia Nicholl, który jest także naukowcem wizytującym na University of Edinburgh.

Opisane badania pomagają nam lepiej zrozumieć supermasywne czarne dziury i zachowanie materii w ekstremalnym środowisku grawitacyjnym dookoła. Zespół badawczy mówi, że AT2019qiz może nawet pełnić rolę „kamienia z Rosetty” dla interpretowania przyszłych obserwacji zjawisk rozerwania pływowego. Ekstremalnie Wielki Teleskop (ESO), dla którego rozpoczęcie obserwacji ESO planuje na jeszcze tą dekadę, umożliwi naukowcom na wykrycie jeszcze słabszych i szybciej ewoluujących zjawisk rozerwania pływowego, aby rozwikłać kolejne zagadki fizyki czarnych dziur.

 

 

Źródło: ESO

 

5 1 vote
Article Rating