Spaghettizacja gwiazdy przez czarna dziurę – zaobserwowana po raz pierwszy

Po raz pierwszy astronomowie dostrzegli zjawisko “spaghettizacji” [ ang. spaghettification, zjawisko w astrofizyce, które polega na pionowym rozciągnięciu oraz horyzontalnym ściśnięciu w podłużny kształt pod wpływem ogromnego oraz zwartego pola grawitacyjnego. Jest to spowodowane przez krańcowe siły pływowe.] gwiazdy, przez supermasywną czarna dziura.

Po zbliżeniu się zbyt blisko do kolosalnej czarnej dziury – znajdującej się 750 milionów lat świetlnych od Ziemi i ważącej 30 milionów mas naszego Słońca – nieszczęsna gwiazda została usidlona przez grawitację czarnej dziury i pochłonięta.

Czarne dziury to “niechlujni zjadacze [messy eater]”, którzy lubią bawić się jedzeniem. Gdy przyciągają gwiazdę bliżej, grawitacja czarnej dziury wytworzyła potężne siły pływowe, rozciągając gwiazdę do kształtu długiego makaronu i wytwarzając jasny błysk światła optycznego, promieni rentgenowskich i fal radiowych, które wykryły teleskopy na Ziemi.

Chociaż astronomowie dostrzegali takie wybuchy i przypisywali je „spaghettizacji” przez dziesięciolecia, dopiero niedawno grupa naukowców z SRON Netherlands Institute for Space Research i Radboud University z Holandii, zaobserwowała spaghettizacje wokół czarnej dziury.

Naukowcy uchwycili obraz, dostrzegając niezwykłe wzory linii absorpcyjnej wokół bieguna czarnej dziury. Ujawniono długie pasmo owinięte wiele razy wokół czarnej dziury jak kłębek przędzy. Zwykle linie absorpcyjne (luki obserwowane w widmie światła, gdy materia pochłania światło o bardzo określonych długościach fal) można dostrzec tylko wtedy, gdy spojrzymy na równik czarnej dziury, który jest linią, wzdłuż której czarna dziura obraca się i gdzie krąży strumień materii zwany dyskiem akrecyjnym. Widzenie linii absorpcyjnych na jednym z biegunów doprowadziło naukowców do wniosku, że przyglądali się pozostałościom świeżo “zjedzonej” gwiazdy.

„Co więcej, linie absorpcyjne są wąskie. Efekt Dopplera nie poszerza ich tak, jak można by się spodziewać, patrząc na obracający się dysk” – powiedział w oświadczeniu główny autor Giacomo Cannizzaro, doktorant w SRON. (Efekt Dopplera opisuje przesunięcia długości fal emitowanego lub pochłoniętego światła w zależności od tego, czy źródło porusza się w kierunku obserwatora, czy od niego). Nie zobaczenie tego przesunięcia oznaczało, że materia nie krążyła wokół czarnej dziury – duża wskazówka, że badacze nie patrzyli tylko na inny dysk akrecyjny.

Spagtyfikacja występuje z powodu gwałtownego wzrostu grawitacji, którego doświadcza obiekt, gdy zbliża się do czarnej dziury. Efekt jest tak intensywny, że astronauta który wpadłby do czarnej dziury – stopami do czarnej dziury – zostałby by rozciągnięty do tego stopnia, że stałby się ludzkim spaghetti.

W przypadku gwiazd proces ten jest nie mniej dramatyczny. Zewnętrzne warstwy atmosfery gwiazdy są usuwane najpierw, pozostała część gwiazdy wkrótce podziela los zewnętrznej warstwy atmosfery, przyspieszenie wokół czarnej dziury zmienia “gwiazdę” w ogromny strumień energii i materii, który wytwarza charakterystyczny jasny błysk.

To nie pierwszy raz, kiedy “zjadanie” gwiazdy przez czarną dziurę przyciąga uwagę naukowców. Artykuł badawczy z 2021 roku opublikowany w czasopiśmie Nature Astronomy szczegółowo opisuje wykrycie wysokoenergetycznego neutrina wyrzuconego w kosmos przez to zdarzenie. Cząstka przebyła ponad 750 milionów lat świetlnych, zanim uderzyła w obserwatorium IceCube Neutrino na Antarktydzie . Cząstka miała 10 razy więcej energii niż można było uzyskać w Wielkim Zderzaczu Hadronów w pobliżu Genewy w Szwajcarii, najpotężniejszym akceleratorze cząstek na świecie.

Naukowcy opublikowali swoje odkrycia 24 marca w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Źródło: Ben Turner

Astronomen zien eerste hint van silhouet gespaghettificeerde ster

A tidal disruption event coincident with a high-energy neutrino

Accretion disc cooling and narrow absorption lines in the tidal disruption event AT 2019dsg

Zdjęcie: NASA//CXC/M. Weiss

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x