Зірка намагається вижити у близкості до чорної діри

Астрономи, можливо, виявили нову історію виживання: зірка, маючи гігантську чорну діру на своєму хвості, жила, щоб розповісти свою оповідь через окрики рентгенівських променів.

Про це розповідається на сайті обсерваторії Чандра.

Дані з рентгенівської обсерваторії NASA Чандра та апарату ESA XMM-Ньютон виявили звіт, який розпочинався з того, що зірка-червоний гігант заблукала надто близько до надмасивної чорної діри в галактиці приблизно за 250 мільйонів світлових років від Землі. Ця чорна діра, розташована в галактиці під назвою GSN 069, має масу приблизно в 400 000 разів більшу, ніж Сонце, що ставить її на початок шкали розмірів надмасивних чорних дір.

Після того, як червоний гігант був захоплений гравітацією чорної діри, зовнішні шари зірки, що містять водень, були зірвані та нахилені в бік чорної діри, залишивши позаду ядро зірки - білий карлик.

"У моїй інтерпретації рентгенівських даних білий карлик вижив, але не врятувався", - сказав Ендрю Кінг з Університету Лестера у Великобританії, який проводив це дослідження. "Зараз він спійманий на еліптичній орбіті навколо чорної діри, здійснюючи одну подорож приблизно раз на дев′ять годин".

У міру того, як білий карлик майже тричі за день здійснює свої оберти, чорна діра витягує матеріал при найближчому його наближенні (на відстань, яка не перебільшує 15 радіусів горизонту подій - точки неповернення - від чорної діри). Зоряний детрит потрапляє на диск, що оточує чорну діру, і спалахує рентгенівськими променями, які можуть виявляти Чандра та XMM-Ньютон. Крім того, Кінг прогнозує, що чорна діра та білий карлик в парі можуть випромінювати гравітаційні хвилі, особливо у точці свого найбільшого зближення.

Яким було б майбутнє зірки та її орбіти? Поєднання дії гравітаційних хвиль зі зміною розміру зірки в міру втрати нею маси повинни призвести до того, що орбіта стане більш круглою і збільшиться в розмірах. Швидкість втрати маси буде постійно сповільнюватися, як і збільшення відстані білого карлика від чорної діри.

"Вона намагатиметься втекти, але у неї немає виходу. Чорна діра буде їсти її все повільніше, але ніколи не зупинеться", - каже Кінг. "В принципі, ця втрата маси триватиме до тих пір, і навіть після того, як білий карлик зменшиться до маси Юпітера, приблизно за трильйон років. Це було б надзвичайно повільним та звивистим способом для Всесвіту зробити планету!"

Астрономи знайшли багато зірок, які були розірвані на частини в результаті зустрічей з чорними дірами (так звані події припливного руйнування), але є дуже мало відомих випадків близьких промахів, коли зірка, ймовірно, вижила.

Такі випаси на пасовищі повинні бути частішими, ніж безпосередні зіткнення, враховуючи статистику схем космічного трафіку, але їх можна легко пропустити через кілька причин. По-перше, потрібна більш масивна зірка, що виживає досить довго для закінчення оберту навколо чорної діри, щоб астрономи побачили повторні спалахи. Інша проблема полягає в тому, що надмасивні чорні діри, набагато масивніші, ніж GSN 069, можуть відразу проковтнути зірку, перш ніж зірка потрапить на орбіту, де б вона періодично втрачала масу. У цьому випадку астрономи нічого б не спостерігали.

"В астрономічному аспекті, цю подію наші сучасні телескопи бачать лише протягом короткого періоду часу - близько 2000 років", - каже Кінг. "Тож, якщо нам не надзвичайно пощастило вловити цей випадок, можливо, ще багато ми пропускаємо. Такі зустрічі можуть бути одним із головних способів зростання чорних дір до розмірів із GSN 069".

Кінг прогнозує, що білий карлик має масу в лише дві десяті маси Сонця. Якщо білий карлик був ядром червоного гіганта, який був повністю позбавлений водню, то він повинен бути багатим на гелій. Гелій був би створений у результаті злиття атомів водню під час еволюції червоного гіганта.

"Дивовижно подумати, що можна отримати значення орбіти, маси та складу крихітної зірки, що знаходиться на відстані 250 мільйонів світлових років від нас", - сказав Кінг.

Кінг зробив передбачення за своїм сценарієм. Оскільки білий карлик настільки близько знаходиться до чорної діри, наслідки Теорії загальної відносності означають, що напрямок осі орбіти повинен коливатися, або «прецедувати». Ці коливання повинні повторюватися кожні два дні і можуть бути виявлені при досить тривалих спостереженнях.

Фото: X-ray: NASA/CXO/CSIC-INTA/G.Miniutti et al.; Illustration: NASA/CXC/M. Weiss; Press Image, Caption, and Videos

Читайте ще цікаві новини про космос.