Wyobraź sobie gwiazdę podobną do naszego Słońca, która nagle zostaje rozciągnięta, rozdarta i dosłownie zamieniona w kosmiczne spaghetti. Dokładnie takie zjawisko zaobserwowali astronomowie dzięki Teleskopowi Hubble’a, gdy supermasywna czarna dziura pochłonęła niefortunną gwiazdę 600 mln lat świetlnych od Ziemi. Co najciekawsze – ten kosmiczny drapieżnik nie czaił się tam, gdzie zwykle spodziewamy się takich potworów.
Astronomowie po raz pierwszy uchwycili w działaniu supermasywną czarną dziurę, która znajduje się poza centrum swojej galaktyki. Wydarzenie, nazwane AT2024tvd, stanowi przełomowe odkrycie w badaniach nad czarnymi dziurami, ponieważ dostarcza bezpośrednich dowodów na istnienie tzw. wędrownych supermasywnych czarnych dziur.
Obserwacje przeprowadzone przez Teleskop Hubble’a wykazały, iż czarna dziura, która dokonała tej kosmicznej uczty, znajduje się aż 2600 lat świetlnych od centrum swojej galaktyki. To niezwykłe odkrycie, ponieważ zwykle supermasywne czarne dziury rezydują w samym środku swoich galaktyk. W centrum tej konkretnej galaktyki istnieje jeszcze większy obiekt – czarna dziura o masie 100 mln mas Słońca, podczas gdy nasza wędrowna czarna dziura waży zaledwie około miliona mas słonecznych.
Spaghetti z gwiazdy – jak działa rozerwanie pływowe?
Zjawisko, które zaobserwowali astronomowie, nosi fachową nazwę rozerwania pływowego (ang. Tidal Disruption Event – TDE). Zachodzi ono, gdy gwiazda znajdzie się zbyt blisko czarnej dziury.
Jak to działa? Gdy gwiazda zbliża się do czarnej dziury zostaje poddana ekstremalnym siłom grawitacyjnym. Ta część gwiazdy, która jest bliżej czarnej dziury, doświadcza znacznie silniejszego przyciągania niż jej dalsza strona, co prowadzi do rozciągania całej gwiazdy. Naukowcy określają ten proces mianem spaghettyfikacji – gwiazda zostaje dosłownie rozciągnięta w cienki, długi strumień materii przypominający makaron spaghetti.
Cały proces rozrywania gwiazdy trwa zaledwie kilka godzin. W jego wyniku około połowa materiału gwiezdnego zostaje wyrzucona w przestrzeń kosmiczną, a druga połowa wpada na orbitę wokół czarnej dziury. Ta orbitująca materia tworzy tak zwany dysk akrecyjny, który emituje intensywne promieniowanie w zakresie ultrafioletu oraz promieni X.
Teleskopy na tropie kosmicznej tragedii
Pierwszym instrumentem, który wykrył to niezwykłe zjawisko, był Zwicky Transient Facility – kamera optyczna zainstalowana na teleskopie w Obserwatorium Palomar niedaleko San Diego. Po zarejestrowaniu nagłego, jasnego rozbłysku, naukowcy skierowali na to miejsce potężniejsze instrumenty: Kosmiczny Teleskop Hubble’a, Obserwatorium Rentgenowskie Chandra oraz radioteleskop NRAO Very Large Array.
Zdjęcie z Teleskopu Hubble’aTa kombinacja instrumentów pozwoliła astronomom na szczegółową analizę zjawiska w różnych zakresach promieniowania elektromagnetycznego. Dzięki temu mogli potwierdzić, iż obserwują właśnie rozerwanie pływowe gwiazdy, a nie inny rodzaj kosmicznego rozbłysku.
Dlaczego to odkrycie jest tak ważne?
Odkrycie AT2024tvd ma ogromne znaczenie dla nauki z kilku powodów. Po pierwsze dostarcza bezpośrednich dowodów na istnienie wędrujących supermasywnych czarnych dziur – obiektów, które teoretycznie mogły powstawać w wyniku zderzenia galaktyk, gdy jedna z centralnych czarnych dziur zostaje wystrzelona w przestrzeń kosmiczną.
Po drugie, obserwacje rozerwań pływowych są jednym z niewielu sposobów na badanie adekwatności czarnych dziur. Pomimo iż same czarne dziury nie emitują światła, ich interakcje z otaczającą materią – w tym przypadku z nieszczęsną gwiazdą – pozwalają naukowcom na analizę ich masy, prędkości rotacji i innych parametrów.
Yuhan Yao, postdoktorantka z Wydziału Astronomii Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, która kierowała badaniem, stwierdziła: Myślę, iż to odkrycie zmotywuje naukowców do poszukiwania większej liczby przykładów tego typu zjawisk.
Co dalej?
Odkrycie AT2024tvd otwiera drzwi do poszukiwania innych wędrujących czarnych dziur. Naukowcy będą teraz bardziej świadomi, iż warto szukać zjawisk TDE nie tylko w centrach galaktyk, ale również w ich obrzeżach.
Dla entuzjastów technologii i astronomii amatorskiej oznacza to, iż przyszłe teleskopy i instrumenty obserwacyjne mogą być projektowane z myślą o wykrywaniu takich zjawisk. Rozwój coraz czulszych detektorów promieniowania w różnych zakresach widma elektromagnetycznego pozwoli na odkrywanie kolejnych kosmicznych tragedii rozgrywających się w odległych zakątkach Wszechświata.
W miarę jak nasze instrumenty obserwacyjne stają się coraz potężniejsze, a metody analizy danych coraz bardziej wyrafinowane, możemy spodziewać się kolejnych odkryć związanych z tymi fascynującymi, choć przerażającymi kosmicznymi potworami – czarnymi dziurami, które niestrudzenie polują na nieostrożne gwiazdy, zamieniając je w kosmiczne spaghetti.
