Сусрет звезде с црном рупом не мора нужно значити крај за звезду, открива нова научна студија.
Досад се претпостављало да кад црна рупа зароби звезду, то значи и њен крај, научници сада имају модел који указује да то не мора увек бити тако. Звезда може преживети тај сусрет, притом губећи део својег омотача, што резултира јаким светлом које земаљски телескопи и опсерваторије могу открити. Kосмички догађај у којем супермасивна црна рупа уништава звезду, након чега се покреће бљештава акрециона бакља (милијардама пута светлија од Сунца) познат је као догађај плимског поремећаја. Научници процењују да се ти фогађаји појављују отприлике једном сваких 10.000 до 100.000 година у одређеној галаксији.
Међународни тим физичара сада је предложио модел за понављајући делимични плимски поремећај. Њихово откриће, објављено у часопису Astrophysical Journal Letters, описују како супермасивна црна рупа хвата звезду, отрже материјал сваки пут када се звезда приближи и кашњење између тренутка скидања и пропадања у црну рупу. Поменути тим, међу којима су сарадник Европске јужне опсерваторије и главни аутор Томас Виверс, доцент физике на Универзитету Сиракјуз, коаутор Ерик Каглин са истог универзитета и Дирађ Р. Пашам, истраживач из Института Kавли за астрофизику и истраживање свемира МИТ-а, посматрао је плимски поремећај познат као AT2018fyk. У том догађају звезду је заробила супермасивна црна рупа кроз процес размене познат као Hills capture, где је звезда изворно била део бинарног система (две звезде круже једна око друге под утицајем међусобног гравитационог привлачења), који је растргнут гравитационим пољем црне рупе. Незаробљена звезда тог бинарног система избачена је из средишта галаксије брзином од отприлике 1.000 километара у секунди, што је чини такозваном хипербрзом звездом.
С друге стране, заробљена звезда више је пута изгубила своју спољашњу овојницу, сваки пут када би се највише приближила супермасивној црној рупи. Огољени спољни слојеви звезде чине светли акрециони диск, који истраживачи могу проучавати помоћу икс-зрака и ултраљубичастих/оптичких телескопа шро посматрају светлост из далеких галаксија. Могућност проучавања делимичног плимског поремећаја даје увид без преседана у постојање супермасивних црних рупа и орбиталну динамику звезда у средиштима галаксија, истиче Виверс.
„До сада се претпостављало да ће, када видимо последице блиског сусрета звезде и супермасивне црне рупе, исход бити кобан за звезду, да ће она бити потпуно уништена. Али супротно свим другим плимским поремећајима за које знамо, када смо неколико година касније поново усмерили наше телескопе на исту локацију, открили смо да је звезда поново засветлела. То нас је довело до претпоставке да је део звезде преживео почетни сусрет и вратио се на исту локацију да би још једном био огољен, што објашњава њено поновно сијање”, каже он.
Први пут откривен 2018. године, AT2018fyk је у почетку перципиран као уобичајени плимски поремећај. Отприлике 600 дана извор је остао светао на рендгенском снимку, али је онда нагло потамнио и није га било могуће детектовати. Није одмах било јасно шта је узроковало стрмоглави пад луминозности, јер се плимски поремећаји обично глатко и поступно смањују у својој емисији. Но, око 600 дана након опадања светлости, откривено је да је извор поново рендгенски светли. То је навело истраживаче на претпоставку да је звезда први пут преживела блиски сусрет са супермасивном црном рупом и да је била у орбити око црне рупе.
Kористећи детаљно моделирање, резултати студије сугериу да је орбитални период звиезде око црне рупе отприлике 1.200 дана и да је потребно приближно 600 дана да се материјал који је избачен са звезде врати у црну рупу и почне накупљати. Модел је, такође, ограничио величину снимљене звезде, за коју верују да је отприлике величине нашег Сунца. Kако звезда може преживети сусрет са смрћу?
Одговор се своди на близину и путању. Ако би се звезда директно сударила с црном рупом и прошла хоризонт догађаја, праг на којем брзина потребна за бег из црне рупе премашује брзину светлости, црна рупа би једноставно прогутала звезду. Kад би звизда прошла врло близу црне рупе и прешла такозвани плимски полупречник, где је плимска сила рупе јача од гравитационе силе која држи звезду на окупу, та звезда би се потпуно распала. Но, у моделу који су предложили поменути научници, орбита звезде досеже тачку најближег приближавања која је непосредно ван полупречника плиме, али га не прелази у потпуности. Резултат тога је да је нешто материјала са површине звезде црна рупа оголила, али да је материјал у средишту звезде остао нетакнут.
Каглин објашњава да је тим проиценио да се од 1 до 10 посто масе звезде губи сваки пут када прође тик уз црну рупу: „Ако је губитак 1 посто, тада очекујемо да ће звезда преживети још много сусрета; уколико је близу 10 посто, звезда је можда већ уништена”. Да би тестирали своја предвиђања, научници ће у наредним годинама посматрати исти извор. На темељу властитог модела предвиђају да ће AT2018fyk нагло нестати око марта 2023. године и поново засветлити када се свеже огољени материјал накупи на црној рупи 2025. године.
Аутори студије кажу да њихов модел, исто тако, даје неколико тестираних предвиђања процеса плимског поремећаја, а уз више посматрања догађаја попут AT2018fyk требало би дати увид у физику делимичног плимског поремећаја и екстремних окружења око супермасивних црних рупа.
(Зимо)
