Do sada se pretpostavljalo da kada crna rupa uhvati zvijezdu, to znači njen kraj, ali naučnici sada imaju model koji sugeriše da to ne mora uvijek da bude tako, već da zvijezda može da preživi susret, izgubivši dio svog omotača, što rezultira jakom svjetlošću koju mogu da otkriju zemaljski teleskopi i opservatorije
Kosmički događaj u kojem supermasivna crna rupa uništava zvijezdu, izazivajući sjajnu akrecionu baklju (milijarde puta svjetlije od našeg Sunca) poznat je kao događaj plime i oseke.
Naučnici predviđaju da se ovi događaji dešavaju otprilike jednom na svakih 10.000 do 100.000 godina u datoj galaksiji.
Novi model za djelimični poremećaj plime
Međunarodni tim fizičara je sada predložio model za ponavljajući djelimični poremećaj plime. Njihovi
nalazi, objavljeni u Astrophysical Journal Letters, opisuju hvatanje zvijezde supermasivnom crnom rupom, skidanje materijala svaki put kada se zvijezda približava crnoj rupi, i kašnjenje između trenutka kada se materijal skine i kada se sruši u crnu rupu. Ovo je rad tima koji je bio prvi koji je razvio i koristio detaljan model ponavljajućeg delimičnog poremećaja plime da bi objasnio zapažanja, predvidio orbitalne osobine zvezde u udaljenoj galaksiji i razumio proces uopšte.
Gore pomenuti tim naučnika, uključujući saradnika Evropske južne opservatorije i glavnog autora studije Tomasa Vevers-a, docenta fizike na Univerzitetu u Sirakuzi i koautora studije Erica Coughlina, i Dheeraj R. „DJ“ Pashama, istraživača na Kavli institutu za astrofiziku MIT-a i Space Ekploration, primijetio je plimni poremećaj poznat kao AT2018fyk. U tom slučaju, zvijezdu je uhvatila supermasivna crna rupa kroz proces razmene poznat kao „Hills capture“, gdje je zvijezda prvobitno bila dio binarnog sistema (dvije zvijezde koje kruže jedna oko druge pod uticajem uzajamne gravitacione sile), koji bio je rastrgan gravitacionim poljem crne rupe. Neuhvaćena zvijezda tog binarnog sistema je izbačena iz centra galaksije brzinom koja je uporediva sa približno 1000 km/s, što je čini takozvanom zvijezdom hiperbrzine.
Poništavanje prethodnih pretpostavki o susretu zvijezda sa crnim rupama
S druge strane, zarobljena zvijezda je nekoliko puta gubila spoljni omotač, svaki put kada bi se približila toj supermasivnoj crnoj rupi. Ogoljeni spoljni slojevi zvijezde formiraju svijetli akrecioni disk, koji istraživači mogu proučavati pomoću rendgenskih i ultraljubičastih/optičkih teleskopa koji posmatraju svjetlost iz udaljenih galaksija.
„Sposobnost proučavanja djelimičnog poremećaja plime i osjeke pruža uvid bez presedana u postojanje supermasivnih crnih rupa i orbitalnu dinamiku zvezda u centrima galaksija“, ističe Vevers.
Do sada se pretpostavljalo da će, kada vidimo posljedice bliskog susreta zvijezde i supermasivne crne rupe, ishod biti koban za zvijezdu, odnosno da će zvezda biti potpuno uništena. Ali za razliku od bilo kog drugog plimnog poremećaja za koji znamo, kada smo nekoliko godina kasnije ponovo usmjerili naše teleskope na istu lokaciju, otkrili smo da je zvijezda ponovo sjajila. To nas je navelo da pretpostavimo da je dio zvijezde, umjesto da bude ubijen, preživio početni susret i vratio se na istu lokaciju da bi još jednom bio ogoljen od materijala, objašnjavajući fazu reluminiscencije, kaže on.
Istorija otkrića
Prvi put otkriven 2018. godine, AT2018fyk se u početku smatrao normalnim plimnim poremećajem. Oko 600 dana, izvor je ostao svijetao na rendgenskim zracima, ali je onda iznenada potamnio i nije mogao biti otkriven.
Nije odmah bilo jasno šta je uzrokovalo opadanje sjaja AT2018fyk, pošto plimni poremećaji obično lagano i postepeno smanjuju svoju emisiju. Međutim, oko 600 dana nakon pada svjetlosti, otkriveno je da izvor ponovo sija u rendgenskim zracima. Ovo je navelo istraživače da pretpostave da je zvijezda prvi put preživjela bliski susret sa supermasivnom crnom rupom i da je bila u orbiti oko crne rupe.
Koristeći detaljno modeliranje, rezultati studije sugerišu da je orbitalni period zvijezde oko crne rupe približno 1.200 dana i da je potrebno otprilike 600 dana da se materijal izbačen iz zvijezde vrati u crnu rupu i počne da se akreira. Njihov model je takođe ograničio veličinu snimljene zvijezde, za koju vjeruju da je otprilike veličine našeg Sunca.
Kako zvijezda može preživjeti svoj susret sa smrću?
Pravo pitanje koje se ovdje postavlja je zapravo: kako bi zvijezda mogla da preživi dodir sa smrću? Odgovor se svodi na blizinu i putanju.
Ako bi se zvijezda direktno sudarila sa crnom rupom i prošla horizont događaja, prag na kojem je brzina potrebna da pobjegne iz crne rupe prelazi brzinu svjetlosti, crna rupa bi jednostavno progutala zvijezdu. Ako bi zvijezda prošla veoma blizu crne rupe i prešla takozvani „plimni radijus“, gde je plimna sila rupe jača od sile gravitacije koja drži zvijezdu zajedno, ta zvijezda bi se potpuno raspala.
Međutim, u modelu koji su predložili pomenuti naučnici, orbita zvijezde dostiže tačku najbližeg približavanja, koja se nalazi odmah izvan radijusa plime, ali je ne prelazi u potpunosti. Rezultat je da je dio materijala na površini zvijezde odstranjen od strane crne rupe, ali je materijal u centru zvijezde ostao netaknut.
Kaflin objašnjava da je tim procijenio da se između 1 i 10 odsto mase zvijezde gubi svaki put kada prođe blizu crne rupe.
Ako je gubitak mase samo 1 procenat, onda očekujemo da će zvijezda preživjeti mnogo više susreta, dok ako je bliži 10 procenata, zvijezda je možda već uništena, primećuje Koflin.
Nova zapažanja i predviđanja
Kako bi testirali svoja predviđanja, naučnici će u narednim godinama posmatrati isti izvor. Na osnovu sopstvenog modela, fizičari predviđaju da će AT2018fyk naglo nestati oko marta 2023. i ponovo zasijati kada se svježe ogoljeni materijal akumulira na crnoj rupi 2025. godine.
Autori studije kažu da njihov model takođe daje nekoliko testiranih predviđanja o procesu poremećaja plime i oseke, i sa više posmatranja sistema kao što je AT2018fyk, trebalo bi da pruži uvid u fiziku djelimičnih poremećaja plime i oseke i ekstremnih okruženja supermasivnih crnih rupa.
„Ako razmislite o tome, prilično je nevjerovatno da mi na Zemlji možemo da uskladimo naše teleskope sa crnim rupama udaljenim milionima svjetlosnih godina da bismo razumjeli kako se one hrane i rastu“, rekao je Pašam.
(EurekAlert)
