Głodne czarne dziury i pechowe gwiazdy
Przypominająca nasze Słońce gwiazda znajdująca się w jednej z odległych galaktyk jest stopniowo pożerana przez olbrzymią czarną dziurę, wskutek czego traci materiał o masie równej trzem Ziemiom za każdym razem, gdy znajdzie się w jej pobliżu. To wyjątkowe odkrycie, które stało się możliwe między innymi dzięki wsparciu ze strony finansowanych przez Unię Europejską projektów AHEAD2020 oraz TEDE, stanowi niezwykle cenne źródło nowych informacji na temat zakłóceń i zmian zachodzących w sytuacji, gdy orbitująca gwiazda zbliża się do czarnej dziury. Szczegółowe informacje dotyczące procesu stopniowej destrukcji gwiazdy pochłanianej przez czarną dziurę zostały opublikowane na łamach czasopisma naukowego „Nature Astronomy”. Obserwacji badacze dokonali przy pomocy nowatorskie techniki analizy danych zgromadzonych dzięki teleskopowi rentgenowskiemu (XRT) Obserwatorium Swift (Neil Gehrels Swift Observatory należącego do NASA). „Zarówno sprzęt i oprogramowanie, jak i kompetencje międzynarodowego zespołu obserwatorium Swift pozwoliły na przystosowanie urządzeń do wykorzystania w nowych obszarach astrofizyki przez cały okres eksploatacji”, twierdzi r Phil Evans, główny autor badania z ramienia University of Leicester w Zjednoczonym Królestwie, organizacji będącej partnerem projektów AHEAD2020 i TEDE. Jego wypowiedź została przytoczona w informacji prasowej opublikowanej na oficjalnej stronie internetowej agencji NASA. „Za wiele z tych zmian odpowiadał sam Neil Gehrels, który często był ich pomysłodawcą lub nadzorował ich wdrożenie. Dzięki niemu obserwatorium nazwane na jego cześć pozwala na realizowanie jeszcze większej liczby interesujących badań”. Jeszcze przed dokonaniem tego odkrycia, astronomowie badali różne warianty zaburzeń, do których dochodzi, gdy orbita gwiazdy zbliża ją do czarnej dziury na zbyt małą odległość. Każdy taki przypadek powoduje występowanie silnych pływów wywołanych przez siły grawitacyjne, które prowadzą do wybrzuszania się gwiazdy i wyrzutu materiału. Z każdym okrążeniem proces ten powtarza się, w końcu gwiazda rozpada się i zmienia w strumień gazu.
Trzeci rodzaj
Dotychczasowe obserwacje astronomów dotyczące takich powtarzających się zaburzeń pływowych obejmowały dwa rodzaje wyrzutów – jeden z nich występuje w odstępach kilku godzin, z kolei częstotliwość drugiego wynosi ponad sto dni. Nowe zaburzenie, określane roboczą nazwą Swift J0230, występuje raz na kilka tygodni, co plasuje je pomiędzy dwoma dotychczas obserwowanymi rodzajami tych anomalii. Zjawisko Swift J0230 zostało zaobserwowane po raz pierwszy 22 czerwca 2022 roku, gdy teleskop XRT wykrył jasny rozbłysk w galaktyce oddalonej o około 500 milionów lat świetlnych w północnej części Gwiazdozbioru Trójkąta. Dokładniejsze obserwacje tego zdarzenia pozwoliły na dokonanie odkrycia, że rozbłysk rentgenowski nie zanikał, jak oczekiwali tego badacze – zamiast tego świecił jasno przez 7 do 10 dni, a następnie nagle gasł. Cały proces powtarzał się cyklicznie w odstępach wynoszących około 25 dni. Zespół badawczy uważa, że zjawisko Swift J0230 jest powtarzającym się zaburzeniem pływowym gwiazdy o rozmiarze podobnym do naszego Słońca, która krąży wokół czarnej dziury o stosunkowo niskiej masie – 200 000 razy większej od masy naszej gwiazdy. Za każdym gazem, gdy orbita gwiazdy zbliża ją do granicy grawitacyjnego przyciągania czarnej dziury, wyrzuca materiał o masie odpowiadającej trzykrotności masy Ziemi. Ogromna ilość energii cieplnej emitowanej w wyniku tego procesu, skutkująca osiągnięciem temperatur wynoszących blisko 2 000 000 °C, powoduje emisję dużej ilości promieniowania rentgenowskiego, które jest rejestrowane przez satelitę Swift. Dr Rob Eyles-Ferris, pracownik naukowy University of Leicester i jeden ze współautorów badania, w wypowiedział się w tej sprawie w informacji opublikowanej na stronie internetowej uczelni: „W większości układów, które widzieliśmy w przeszłości, gwiazda ulega całkowitemu zniszczeniu. Swift J0230 stanowi interesujący element klasy częściowo zaburzonych i zniszczonych gwiazd, gdyż pokazuje nam, że dwie dotychczas poznane kategorie tych zjawisk są ze sobą połączone – stanowi brakujące ogniwo, którego poszukiwaliśmy”. Projekt TEDE (Transient Engine Driven Explosions) dobiegł końca w marcu 2023 roku. Prace w ramach projektu AHEAD2020 (Integrated Activities for the High Energy Astrophysics Domain) zakończą się w grudniu 2024 roku. Więcej informacji: strona projektu AHEAD2020 projekt TEDE
Słowa kluczowe
AHEAD2020, TEDE, czarna dziura, gwiazda, orbita, Swift, Swift J0230
