Ako hviezda požiera čiernu dieru a naopak

  • Valentín Korinek | 26 Október 2021
    Galaxie a hlboký vesmír
Tryskajúca energia z hviezdy, ktorá požierala svojho mŕtveho spoločníka (ilustrácia umelca: Chuck Carter)
Astronómovia po prvýkrát získali solídny dôkaz o vzácnom, tzv. dvojitom kozmickom kanibalizme, kde hviezda prehĺta objekt, akým môže byť buď čierna diera alebo neutrónová hviezda. Zároveň pohltený objekt zožiera jadro hviezdy, čo spôsobí explóziu a hviezda sa mení na čiernu dieru.

Prvé náznaky tejto neobyčajnej udalosti pochádzajú z *Very Large Array (VLA), ktorý sa nachádza v mexickej púšti neďaleko Socorra. Počas skenovania nočnej oblohy observatóriom v roku 2017 sa v galaxii vzdialenej asi 500 miliónov svetelných rokov objavil rádiový výbuch jasnejší ako najjasnejšia explodujúca supernova doposiaľ pozorovaná zo Zeme.

Vedci vykonali následné pozorovania galaxie pomocou VLA a jedným z teleskopov na observatóriu WM Keck na Havaji, ktoré snímajú oblohu vo viditeľnom spektre. Keckov teleskop zachytil svetelný odtok materiálu šíriaceho sa všetkými smermi rýchlosťou 3,2 milióna kilometrov za hodinu z centrálneho miesta, čo naznačuje, že tam v minulosti došlo k výbuchu, pri ktorom sa uvoľnilo enormné množstvo energie.

Ďalej tiež našli mimoriadne jasný zdroj röntgenových lúčov z archívnych údajov japonského prístroja MAXI (Monitor of All Sky X-ray Image), ktorý je nainštalovaný na Medzinárodnej vesmírnej stanici. Tento röntgenový výbuch bol na rovnakom mieste ako rádiový, no pozorovaný bol už v roku 2014.  

Pri spájaní údajov vedci nakoniec prišli k záveru, že pred explóziou šlo o binárny hviezdny systém s obiehajúcimi zložkami okolo centra systému. Jedna napokon skolabovala a explodovala  ako supernova. Tá sa potom stala buď neutrónovou hviezdou alebo čiernou dierou. Keď sa tieto pozmenené zložky vďaka gravitácii k sebe priblížili, mŕtva hviezda sa ponorila do vonkajších vrstiev svojho väčšieho hviezdneho súputnika.

Toto teleso, či už šlo o neutrónovú hviezdu alebo o čiernu dieru, sa pohybovalo po špirále vo vnútri stále žijúcej hviezdy niekoľko stoviek rokov. Nakoniec sa dostalo až k jej jadru a nakoniec ju „pohltilo“. Počas tejto doby väčšia hviezda vrhala obrovské množstvo plynu a prachu do okolia, pričom sa okolo celého tohto podivného systému vytvorila akási škrupina materiálu.

V strede živej hviezdy kombinácia gravitačnej sily a magnetických interakcií z hlúčika mŕtvej hviezdy chrlila obrovské prúdy energie. Tie boli zachytené ako röntgenový záblesk v roku 2014, ktorý zároveň spôsobil výbuch väčšej hviezdy. Trosky z explózie narazili nesmiernou rýchlosťou do okolitej škrupiny a generovali tak žiarenie v optickej a rádiovej oblasti.

Zistenia by mali pomôcť obmedziť načasovanie procesu nazývaného evolúcia spoločného obalu, v ktorom sa jedna hviezda ponára do druhej. Takéto fázy života hviezd sú v kozmickom čase relatívne krátke a je ťažké ich pozorovať a aj simulovať. Zložka, do ktorej sa druhý objekt ponára, zanikne väčšinou skôr, ako sa jeho jadro spotrebuje, čo vedie k záveru, že pri takýchto dvoch obiehajúcich objektoch ide väčšinou o bielych trpaslíkov, neutrónové hviezdy či čierne diery.

Konečné fázy týchto systémov sú presne to, čo observatóriá ako LIGO detegujú pri zachytávaní gravitačných vĺn v časopriestore. Dúfajme, že v blízkej budúcnosti nájdeme takýchto podivných systémov väčšie množstvo.



* Very Large Array (VLA) je rádioastronomické observatórium, ktoré sa nachádza na Pláňach svätého Augustína medzi mestami Magdalena a Datil približne 80 km západne od mesta Soccoro v štáte Nové Mexiko, USA. Celý komplex sa rozkladá vo výške 2 124 m nad morom. VLA je súčasťou americkej National Radio Astronomy Observatory (NRAO). Observatórium pozostáva z 27 nezávislých rádioantén, priemer paraboly každej z nich má 25 metrov a hmotnosť 209 ton. Antény sú v priestore rozložené do tvaru písmena Y, pričom každé z ramien je dlhé 21 km. Pozdĺž všetkých antén vedie špeciálna železničná trať, vďaka ktorej sa môžu antény pomocou špeciálnej lokomotívy premiestňovať do vopred pripravených pozícií podľa aktuálnej potreby. Celý komplex funguje na princípe interferometrie a jeho maximálna základová línia je 36 km.
 
*LIGO - Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory je fyzikálny experiment a observatórium, ktoré deteguje kozmické gravitačné vlny (súčasť všeobecnej teórie relativity). V USA boli postavené dve veľké observatória (Hanford v štáte Washington a Livingston v Louisiane), ktoré tieto gravitačné vlny detegujú pomocou laserovej interferometrie. Dokážu zaznamenať zmeny na ploche veľkej ako desaťtisícina nábojového polomeru protónu na zrkadlách vzdialených 4 km. Relatívne veľká vzdialenosť oboch lokalít (3 000 km) umožňuje jednak elimináciu šumu a miestnych rušivých vplyvov, napríklad v dôsledku zemetrasení a iných otrasov a v druhom rade, ideálne v súčinnosti s ďalšími detektormi (Virgo v Taliansku), určiť z rozdielov v časoch detekcie smer v priestore z ktorého detegovaná gravitačná vlna pochádzala.

Galéria obrázkov k článku

Komplex VLA, Socorro, New Mexico, USA (Hajor)
Letecká snímka ramien observatória LIGO v Hanforde