Kozmické „oberanie“ hviezd: Nový objav o čiernych dierach fascinuje vedcov

Určite vieš, že čierne diery dokážu pohltiť celé hviezdy. Roztrhajú ich na kúsky a pohltia ich zvyšky. Ale to sa stane iba vtedy, keď sa hviezda dostane príliš blízko k čiernej diere. Čo sa však stane, ak sa hviezda priblíži dostatočne na to, aby pocítila silné slapové účinky, ale nie natoľko, aby bola okamžite pohltená? Presne tento scenár skúma nedávno publikovaná štúdia na arXiv.

Keď umierajúca hviezda stretne čiernu dieru

Ako informuje o tom Universe Today, vedci sa zamerali na umierajúcu hviezdu s hmotnosťou dvojnásobku nášho Slnka, známu ako podobor. Tieto hviezdy sa blížia ku koncu svojho života. Väčšina vodíka v ich jadrách sa už premenila na hélium, ale ešte sa úplne nerozpučili do štádia červeného obra. Aj naše Slnko sa jedného dňa stane podobrom, než ukončí svoj život ako červený obor a nakoniec ako biely trpaslík.

V modeli, ktorý vedci skúmali, bola hviezda pôvodne súčasťou binárneho systému v centre našej galaxie. Tento binárny systém prešiel dostatočne blízko k supermasívnej čiernej diere Sagittarius A*. Podobor zostal zachytený na blízkej obežnej dráhe, zatiaľ čo jeho spoločník unikol. Postupom času sa obežná dráha podobra zmenšuje a hviezda začína vstupovať do nebezpečnej zóny okolo Sagittarius A*.

Kozmické „oberanie“ hviezd

Tu začína byť celý príbeh mimoriadne zaujímavý. Keďže vonkajšie vrstvy podobra sa mierne nafúknu, čierna diera ich zachytí ako prvé. Čierna diera dokáže odtrhnúť vonkajšie vrstvy hviezdy a zanechá husté héliové jadro. Toto obnažené jadro hviezdy pokračuje na obežnej dráhe, ktorá ho vedie stále bližšie k čiernej diere, až kým ho nakoniec úplne nepohltí.

Autori sa zaoberajú týmto modelom, pretože predstavuje zaujímavú pozorovateľskú výzvu. Na rozdiel od situácie, keď čierna diera roztrháva hviezdu pri tzv. slapovom rozrušovacom jave, odtrhnutie vonkajších vrstiev hviezdy nevytvorí jasný záblesk, ktorý by sme mohli detegovať. Určite nie v prípade Sagittarius A*, ktorú zahaľujú plyn a prach.

Gravitačné vlny ako okno do neviditeľného vesmíru

Keďže husté héliové jadro zostáva blízko čiernej diery, jeho zanikajúcu obežnú dráhu by sme mohli zachytiť prostredníctvom gravitačných vĺn. Tieto vlny príliš zoslabli na to, aby ich zachytili súčasné gravitačné observatóriá ako LIGO a Virgo. Vesmírne gravitačné observatórium ako LISA by ich však mohlo detegovať.

Autori vypočítali možné scenáre. Zistili, že tieto hviezdy spadajú dobre do pozorovacieho rozsahu LISA. Gravitačne žiaria dostatočne jasne na to, aby ich mohli detegovať aj na obežnej dráhe okolo supermasívnych čiernych dier mimo našej galaxie – dokonca až do vzdialenosti miliardy svetelných rokov.

Šance na prevratné objavy

Vedci odhadujú, že počas svojej počiatočnej 4-ročnej misie by LISA mala zachytiť gravitačné vlny aspoň niekoľkých takýchto hviezd. Existuje približne 1-percentná šanca na nájdenie jednej z nich v našej vlastnej galaxii.

Ak hviezda prejde mimoriadne dynamickým vývojom a dochádza v nej k héliovým zábleskom, röntgenové lúče, ktoré produkuje, by mohli astronómovia pozorovať. Toto by viedlo k multi-messengerovým pozorovaniam, teda kombinácii rôznych spôsobov detekcie toho istého javu.

Takéto pozorovania by nám mohli poskytnúť nový pohľad na interakcie medzi hviezdami a čiernymi dierami. Na rozdiel od úplného pohltenia hviezdy, tento proces postupného „oberania“ hviezdy predstavuje fascinujúci medzistupeň, ktorý sme doteraz nemohli veľmi dobre študovať.

S príchodom LISA a ďalších pokročilých detektorov gravitačných vĺn sa však otvárajú nové možnosti pre pochopenie týchto exotických kozmických javov.

Vesmír nám tak opäť pripomína, že realita často prekonáva naše zjednodušené predstavy. Čierne diery nevyužívajú len stratégiu „všetko alebo nič“ – dokážu byť aj prekvapivo selektívne v tom, čo z kozmickej hostiny konzumujú ako prvé.

Čítajte viac z kategórie: Veda a vesmír