Röntgenové žiarenie odhalilo miesto, kde čierna diera zjedla hviezdu

  • Marcel Škreka | 5 November 2021
    Galaxie a hlboký vesmír
Umelecká predstava hviezdy trhanej slapovými silami čiernej diery. Obrázok: NASA/JPL-Caltech
Pri trhaní hviezdy slapovými silami čiernej diery a jej následnom pohlcovaní v gravitačnej priepasti vzniká prúd vysokoenergetického žiarenia. Žiarenie je produkované tak intenzívne a dlho, že dokáže na niekoľko mesiacov, ak nie rokov, prežiariť svetlo všetkých hviezd v hostiteľskej galaxii.

Tím vedcov opätovne preskúmal emisie röntgenového žiarenia z udalosti známej ako J2150 a porovnal údaje s teoretickými modelmi. Vedci dospeli k záveru, že toto žiarenie bolo generované práve pri slapovom trhaní hviezdy. Zistili, že nešťastnú hviezdu pohltila stredne hmotná čierna diera s približne 10 000 násobkom hmotnosti Slnka.

Stredne hmotné čierne diery premosťujú priepasť medzi hviezdnymi čiernymi dierami vznikajúcimi pri výbuchoch supernov a supermasívnymi čiernymi dierami, ktoré sa skrývajú v srdciach väčšiny, ak nie všetkých veľkých galaxií.

Šťastná náhoda umožnila vedcom pozorovať túto čiernu dieru pri pohlcovaní hviezdy. Inak by totiž zostala neviditeľná. A nie len to. Analýza vzplanutia pomohla lepšie porozumieť tejto nepolapiteľnej kategórii čiernych dier, ktoré môžu tvoriť väčšinu počtu čiernych dier v centrách galaxií.

V galaxiách so supermasívnymi čiernymi dierami boli pozorované desiatky slapových trhaní hviezd. Niekoľko bolo pozorovaných v menších galaxiách, ktoré by mohli byť hostiteľkami stredne hmotných čiernych dier. J2150 je však prvý takýto úkaz pozorovaný pri strednej hmotnej čiernej diere.

Vieme, že supermasívne čierne diery sa nachádzajú v centrách takmer všetkých podobne veľkých a väčších galaxií ako je naša. Tieto monštrá majú hmotnosť od 1 milión do 10 miliárd násobku hmotnosti nášho Slnka.

Hmotnosť supermasívnej čiernej diery úzko súvisí s celkovou hmotnosťou hostiteľskej galaxie. Čím je čierna diera hmotnejšia, tým je galaxia väčšia. Čierne diery so strednou hmotnosťou by mohli byť zárodkom budúcich supermasívnych čiernych dier.

Stále vieme veľmi málo o existencii čiernych dier v centrách galaxií menších ako je naša. Ak sa podarí lepšie odhadnúť počet stredne hmotných čiernych dier, pomôže to určiť, ktoré z teórií tvorby supermasívnych čiernych dier sú správne.

Tímu sa tiež vďaka udalosti J2150 podarilo určiť rotáciu čiernej diery. Tá je síce vysoká, no neprekračuje maximum určené teóriou. Z merania rotácie sa dá usudzovať, ako čierne diery rastú, ale zatiaľ nie je známe, ako táto čierna diera dosiahla pozorovanú hodnotu rotácie.

Jedným z možných scenárov je zlúčenie dvoch čiernych dier so strednou hmotnosťou. Nameraná rotačná rýchlosť vylučuje scenáre, pri ktorých čierna diera postupne rastie neustálym nabaľovaním plynu alebo pri mnohých rýchlych prísunoch plynu prichádzajúcich z náhodných smerov.

Očakáva sa, že nové prístroje na Zemi a vo vesmíre objavia tisíce podobných udalostí ročne.

Ak sa ukáže, že väčšina trpasličích galaxií obsahuje čierne diery so strednou hmotnosťou, potom budú dominovať čo do početnosti udalostí slapového trhania hviezd. Prispôsobením teoretických modelov k priebehom röntgenových emisií týchto vzplanutí môžeme odhadnúť početnosť populácie stredne hmotných čiernych dier vo vesmíre.