Vědci pomocí dalekohledů Evropské jižní observatoře (ESO) a dalších astronomických institucí zachytili vzácný úkaz – intenzivní záblesk záření doprovázející roztrhání hvězdy superhmotnou černou dírou. Zjasnění, které jev vyvolal, bylo svého druhu nejbližší, jaké se dosud podařilo zaznamenat.
Dalekohledy sledovaly smrt špagetifikací, poslední okamžiky hvězdy pohlcené černou dírou
Událost kosmických rozměrů se odehrála se ve vzdálenosti asi 215 milionů světelných let od Země, takže ji bylo možné sledovat a studovat v nezvyklém detailu. Vědci výsledky vydali v časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
„Představa černé díry, která doslova vcucne blízkou hvězdu, vypadá jako ze science fiction, ale přesně to se odehrává během slapového roztrhání,“ uvedl vedoucí autor studie Matt Nicholl.
Ke slapovému roztrhání, při kterém hvězda přitahovaná černou dírou prochází procesem takzvané „špagetifikace“, však dochází vzácně a většinou se tento jev také obtížně zkoumá. Záblesk světla, který se loni objevil nedaleko jedné superhmotné černé díry, sledovali astronomové mimo jiné pomocí dalekohledů ESO/VLT a ESO/NTT.
Odborníci se díky této příležitost pokusili zjistit podrobnosti o tom, co se odehrává v okamžiku, když je hvězda tímto způsobem pohlcena. Vědci totiž vědí, co by se teoreticky mělo stát.
„Když se nešťastná hvězda dostane příliš blízko k superhmotné černé díře v centru galaxie, extrémní gravitační síly ji rozervou na tenké cáry hmoty,“ vysvětluje spoluautor studie Thomas Wevers. A protože některé proudy hmoty spadnou během procesu „špagetifikace“ do černé díry, objeví se jasný záblesk záření, který astronomové mohou detekovat.
Ukryté špagetifikace
Přestože se jedná o mohutný a jasný úkaz, až dosud měli astronomové při zkoumání těchto záblesků problém. Většinou je totiž zastiňují rozměrné oblaky prachu i další hmoty. A teprve nyní byli vědci schopni odhalit podstatu těchto neprůhledných závojů.
Poloha záblesku AT2019qiz na obloze v souhvězdí Eridanus
„Zjistili jsme, že když černá díra pohlcuje hvězdu, může vyvrhnout mohutný proud hmoty směrem ven, a ten pak brání ve výhledu,“ vysvětluje Samantha Oates z univerzity v Birminghamu. K tomu dochází proto, že energie uvolněná během procesu pohlcení hvězdné hmoty černou dírou způsobí vypuzení zbytků směrem ven.
Následky slapového roztrhání v podobě záblesku s označením AT2019qiz byly objeveny krátce po začátku celého děje a to umožnilo jeho detailní výzkum. „Jelikož jsme jev zaznamenali velmi brzy, mohli jsme skutečně pozorovat, jak se rozpínají závoje prachu a pozůstatků hvězdy, poté co černá díra vyvrhla ze svého okolí mohutný proud hmoty rychlostí až 10 tisíc kilometrů za sekundu,“ popisuje vědkyně Kate Alexanderová.
„Tento unikátní ‚pohled za oponu' nám nabídl první příležitost k odhalení původu stínícího materiálu a možnost v reálném čase sledovat, jak zahaluje černou díru,“ dodává.
Členové týmu prováděli pozorování záblesku AT2019qiz, který se odehrál ve spirální galaxii v souhvězdí Eridanus, po dobu více než 6 měsíců, a to jak ve fázi zjasňování, tak následného slábnutí.
„Vyzařování z tohoto zdroje odhalila krátce po začátku jevu řada dalekohledů,“ upřesňuje Thomas Wevers. „Okamžitě jsme proto tímto směrem namířili několik pozemních i kosmických teleskopů, abychom zjistili, jak ke zjasnění došlo.“
Během následujících měsíců byl tento jev pozorován pomocí řady zařízení. Rychlá reakce a opakovaná měření v ultrafialovém, optickém, rentgenovém i rádiovém oboru poprvé odhalily přímé spojení mezi hmotou proudící z hvězdy a jasným zábleskem uvolněným při jejím pohlcení černou dírou. „Tato pozorování ukázala, že hvězda měla zhruba stejnou hmotnost jako Slunce a že asi polovina materiálu skončila v černé díře, která je milionkrát hmotnější,“ dodává Matt Nicholl.
Obloha v okolí záblesku AT2019qiz
Výzkum pomůže vědcům lépe pochopit superhmotné černé díry a proměny hmoty v prostředí s extrémními gravitačními silami v jejich okolí. Členové týmu dokonce prohlašují, že jev AT2019qiz by mohl představovat „Rosettskou desku“ pro interpretaci budoucích pozorování dalších jevů slapového roztrhání. Rosettská deska umožnila v 19. století rozluštit egyptské hieroglyfy.
Dalekohled ESO/ELT (Extremely Large Telescope), jehož spuštění je plánováno na konec tohoto desetiletí, umožní astronomům detekovat ještě slabší a rychleji se vyvíjející úkazy tohoto typu a vyřešit tak další záhady fyziky černých děr.