Při hledání nepolapitelných černých děr mohou pomoci zombie hvězdy, prokázala simulace

Černé díry jsou jedny z nejzáhadnějších objektů ve vesmíru – především proto, že se vlastně nedají přímo pozorovat. Nový výzkum vědců z Lawrence Livermore National Laboratory ale naznačuje, že by se daly pozorovat i ty nejvíc nepolapitelné černé díry – s pomocí jader vyhořelých hvězd.

Středně velké černé díry jsou vesmírná tělesa s hmotností 100 – 100 000 našich Sluncí a pro astronomy představují velký astronomický oříšek. Na rozdíl od těch velkých se je totiž zatím nepodařilo nikdy prokazatelně pozorovat. 

Astronomové zkoumali, jestli se může nečinné jádro bílého trpaslíka znovu zažehnout, pokud se těsně mine se středně velkou černou dírou. Pro tento typ hvězd se mezi astronomy vžilo i pojmenování „zombie hvězda“, právě proto, že může znovu „obživnout“.

Podle nového výzkumu mají tyto černé díry přesně vhodné množství gravitační síly k tomu, aby způsobily opětovné zažehnutí zombie hvězd předtím, než jsou roztrhané gravitací na kusy.

Nejvýkonnější superpočítače se zapotily 

Aby to vědci zjistili, museli provést na těch nejvýkonnějších superpočítačích desítky simulací, ve kterých testovali nejrůznější scénáře toho, jak by se mohla černá díra se zombie hvězdou setkat a minout. Ukázalo se v nich, že opravdu může dojít k takovému blízkému setkání, že to znovu zažehne už mrtvou hvězdu. Ale především že během tohoto procesu vznikne obrovské množství elektromagnetické energie a gravitačních vln. A ty by byly viditelné pro citlivá detekční zařízení na Zemi.

Simulace chování zombie hvězdy u černé díry
Zdroj: Lawrence Livermore National Laboratory

Výsledky tohoto výzkumu vyšly v odborném časopise Astrophysical Journal. Podle vědců je tento výzkum velmi důležitý, protože naznačuje, po čem se mají vědci v kosmu dívat, pokud chtějí najít stopy po existenci středně velkých černých děr.

„Bylo pro mě nesmírně vzrušující vidět, že se zombie hvězda zažehla v každém scénáři blízkého průletu kolem černé díry, na který jsme se podívali,“ komentoval výsledky hlavní autor projektu Peter Anninos. „Ale co mě doopravdy dostalo, byla myšlenka, že tyto energetické vlny by mohly být viditelné. Pokud by došlo ke správné poloze těchto těles, zombie hvězda by mohla sloužit jako maják, který nám ukáže, kde se ukrývá zatím nepozorovaný druh černé díry.“

Simulace ukázaly, že se hvězdná hmota proměnila na vápník a železo; jejich množství záviselo na tom, jak blízko černé díry se zombie hvězda pohybovala. Čím bližší byl průlet, tím účinnější byla přeměna a tím větší množství železa vzniklo. V optimálním případě opravdu blízkého průletu by se takto mohlo proměnit na železo až 60 procent hvězdné hmoty.

Současně v simulacích docházelo k velmi složitému protahování hvězdy. „Tento fenomén protahování je velmi komplikovaný,“ potvrdil další z autorů práce, astrofyzik Rob Hoffman. „Představte si kulovitou hvězdu, která se blíží k černé díře: slapové jevy ji začnou stlačovat, čímž ji znovu zažehnou. Ale současně se díky gravitační síle hvězda protahuje, což ji roztrhá na kusy.“