Gwiazda przetrwała bliski kontakt z czarną dziurą

Astronomowie odkryli gwiazdę, która musnęła olbrzymią czarną dziurę i przeżyła. Dokonali tego dzięki promieniowaniu rentgenowskiemu gwiazdy.

Wśród danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton odkryto czerwonego olbrzyma wędrującego zbyt blisko supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w galaktyce odległej o 250 mln lat świetlnych od Ziemi. Czarna dziura, zlokalizowana w galaktyce GSN 069, ma masę ok. 400 000 razy większą niż Słońce, co stawia ją na niewielkim końcu skali dla supermasywnych czarnych dziur.

Gdy czerwony olbrzym został schwytany przez grawitację czarnej dziury, zewnętrzne warstwy gwiazdy, zawierające wodór, zostały zerwane i porwane w kierunku czarnej dziury, pozostawiając po sobie jądro gwiazdy – białego karła.

„Według mojej interpretacji danych rentgenowskich biały karzeł przeżył, ale nie uciekł. Teraz jest uwięziony na eliptycznej orbicie wokół czarnej dziury z okresem obiegu wynoszącym 9 godzin” – powiedział Andrew King z University of Leicester, który prowadził to badanie.

Gdy biały karzeł krążył tak szybko, czarna dziura ściągała materię podczas największych zbliżeń (nie więcej niż 15 promieni horyzontu zdarzeń). Gwiezdny detrytus wchodzi na dysk otaczający czarną dziurę i uwalnia impulsy rentgenowskie, które Chandra i XMM-Newton mogą wykryć. Ponadto King przewiduje, że ta para obiektów będzie emitować fale grawitacyjne.

Jaka byłaby przyszłość gwiazdy i jej orbity? Połączenie efektu fal grawitacyjnych i zmiana wielkości gwiazdy w miarę utraty masy powinna spowodować, że orbita stanie się bardziej kołowa i powiększy się. Tempo utraty masy stopniowo zwalnia, podobnie jak wzrost odległości białego karła od czarnej dziury.

Astronomowie znaleźli wiele gwiazd, które zostały całkowicie rozerwane przez spotkanie z czarnymi dziurami, ale jest bardzo niewiele zgłoszonych przypadków, w których gwiazda prawdopodobnie przetrwała spotkanie.

Takie zbliżenia powinny być częstsze niż bezpośrednie kolizje, biorąc pod uwagę statystyki kosmicznych wzorców ruchu, ale można je łatwo przeoczyć z kilku powodów. Po pierwsze może zająć dużo czasu masywnej, ocalałej gwieździe wykonanie pełnego obiegu wokół czarnej dziury, aby astronomowie zarejestrowali powtarzające się wybuchy. Inną kwestią jest to, że supermasywne czarne dziury, które są znacznie masywniejsze niż ta w GSN 069, mogą bezpośrednio połykać gwiazdę, zamiast spowodować, że będzie ona powoli opadać na orbitę, gdzie z czasem straci masę. W takim przypadku astronomowie niczego by nie zaobserwowali.

King przewiduje, że biały karzeł ma masę zaledwie 0,2 masy Słońca. Jeżeli byłby on jądrem czerwonego olbrzyma całkowicie pozbawionego wodoru, powinien być bogaty w hel. Hel zostałby wytworzony przez fuzję atomów wodoru podczas ewolucji czerwonego olbrzyma.

Astronom dokonał prognozy na podstawie swojego scenariusza. Ponieważ biały karzeł jest blisko czarnej dziury, efekty ogólnej teorii względności oznaczają precesję osi orbity. „Kołysanie” się osi orbity powinno się powtarzać co dwa dni i może być wykrywalne przy wystarczająco długich obserwacjach.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
Chandra

Vega

Dodaj komentarz

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.