Czy daleka czarna dziura zapewnia nową definicję bólu i cierpienia?
Czarna dziura, o nazwie XJ1500 + 0154, wydaje się być prawdziwym odpowiednikiem Pit of Carkoon, miejsca gniazdowania wszechmocnego Sarlacca w Gwiezdnych Wojnach, który powoli trawił swoje ofiary.
Ponad dziesięć lat temu ta gigantyczna czarna dziura rozerwała gwiazdę i odtąd kontynuuje bardzo długi lunch, ucztując resztki gwiazd. Astronomowie dokładnie monitorują to powolne „trawienie”, ponieważ jest tak niezwykłe w przypadku tak zwanych zdarzeń zakłócenia pływów (TDE), w których siły pływowe z czarnych dziur rozrywają gwiazdy.
„Byliśmy świadkami spektakularnej i przedłużającej się śmierci gwiazdy” - powiedział Dacheng Lin z University of New Hampshire w Durham, New Hampshire, który poprowadził obserwacje tego wydarzenia. „Od lat 90. wykryto dziesiątki zakłóceń pływowych, ale żadne nie pozostawało jasne przez prawie tak długi czas jak ten”.
Ta trwająca dekadę uczta trwa dziesięć razy dłużej niż jakiekolwiek inne zaobserwowane TDE.
XJ1500 + 0154 znajduje się w małej galaktyce około 1,8 miliarda lat świetlnych od Ziemi, a trzy teleskopy monitorują to zdarzenie rentgenowskie: Obserwatorium Rentgenowskie Chandra, satelita Swift i XMM-Newton.
TDE różnią się od innego, bardziej popularnego źródła promieni rentgenowskich związanych z czarnymi dziurami w galaktyce, aktywnych jąder galaktycznych (AGN). Podobnie jak trawienie Sarlacc, AGN naprawdę mogą trwać tysiące lat. Są to supermasywne czarne dziury w centrum galaktyk, które przyciągają otaczający gaz i „emitują duże ilości promieniowania, w tym promieni rentgenowskich”, wyjaśnił Lin w blogu na stronie internetowej Chandra. „Promieniowanie z AGN niewiele się różni, ponieważ otaczający je gaz rozciąga się na dużą skalę i może trwać dziesiątki tysięcy lat.”
Natomiast TDE są stosunkowo krótkotrwałe i trwają tylko kilka miesięcy. Podczas TDE niektóre gwiezdne szczątki są wyrzucane z dużą prędkością na zewnątrz, podczas gdy reszta spada w kierunku czarnej dziury. Gdy podróżuje do wewnątrz, aby zostać pochłoniętym przez czarną dziurę, materiał nagrzewa się do milionów stopni, tworząc wyraźny rozbłysk rentgenowski.
XJ1500 + 0154 zapewnia wyjątkowo długą, jasną fazę, trwającą ponad dziesięć lat. Lin i jego zespół powiedzieli, że jedno wytłumaczenie może być najbardziej masywną gwiazdą, jaka kiedykolwiek zostanie całkowicie rozerwana podczas TDE.
„Aby wydarzenie trwało tak długo przy tak wysokiej jasności, konieczne jest całkowite rozerwanie stosunkowo masywnej gwiazdy, około dwa razy większej niż masa Słońca”, napisał Lin; jednakże „rozerwanie takich masywnych gwiazd przez SMBH jest bardzo mało prawdopodobne, ponieważ gwiazdy tak masywne występują rzadko w większości galaktyk, chyba że galaktyka jest młoda i aktywnie formuje gwiazdy, jak w naszym przypadku.
Kolejnym bardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest to, że jest to pierwsza obserwowana TDE, w której mniejsza gwiazda została całkowicie rozdarta.
Lin powiedział również, że to wydarzenie ma szerokie implikacje dla fizyki czarnej dziury.
„Aby w pełni wyjaśnić bardzo długi czas trwania naszego wydarzenia, konieczne jest zastosowanie najnowszych postępów teoretycznych w badaniu TDE” - napisał. „W ciągu ostatnich dwóch lat kilka grup niezależnie stwierdziło, że po zniszczeniu gwiazdy może upłynąć dużo czasu, zanim gwiezdne szczątki osadzą się na dysku akrecyjnym i w SMBH. Dlatego wydarzenie może ewoluować znacznie wolniej niż wcześniej sądzono. ”
Ponadto dane rentgenowskie wskazują również, że promieniowanie z materiału otaczającego tę czarną dziurę konsekwentnie przekraczało granicę Eddingtona, która jest zdefiniowana jako równowaga między zewnętrznym ciśnieniem promieniowania z gorącego gazu a wewnętrznym przyciąganiem grawitacyjnym czarnej dziury.
Widzenie dowodów na tak szybki wzrost może pomóc astronomom zrozumieć, w jaki sposób supermasywne czarne dziury mogły osiągnąć masy około miliarda razy wyższe niż Słońce, gdy wszechświat miał zaledwie około miliarda lat.
„To wydarzenie pokazuje, że czarne dziury naprawdę mogą rosnąć w wyjątkowo szybkim tempie”, powiedziała współautorka Stefanie Komossa z QianNan Normal University for Nationalities w Duyun City w Chinach. „To może pomóc zrozumieć, jak powstały przedwcześnie czarne dziury”.
Lin i jego zespół będą nadal monitorować to wydarzenie i spodziewają się, że jasność promieni rentgenowskich zmniejszy się w ciągu najbliższych kilku lat, co oznacza, że zapasy „jedzenia” na ten długi lunch wkrótce zostaną zużyte.
Do dalszego czytania:
Artykuł: Prawdopodobne trwające dekadę zdarzenie powodujące zakłócenia pływów
Wpis Lin na blogu na stronie Chandra
Komunikat prasowy Chandra
Dodatkowe zdjęcia i informacje od Chandra
