Kosmiczna spaghettifikacja! Zaobserwowano, jak czarna dziura „pożera” gwiazdę

Spaghettifikacja to zjawisko w astrofizyce (inaczej też spaghettizacja), które polega na pionowym rozciągnięciu oraz horyzontalnym ściśnięciu ciała niebieskiego w podłużny kształt, przez co przypomina ono makaron spaghetti. Do rozciągnięcia dochodzi pod wpływem ogromnego oraz zwartego pola grawitacyjnego. Jest to spowodowane przez krańcowe siły pływowe. W najbardziej skrajnych przypadkach, nieopodal czarnych dziur, rozciąganie jest tak mocne, że żaden obiekt nie może przeciwstawić się tej sile.

Astronomowie Europejskiej Organizacji do Badań Astronomicznych na Półkuli Południowej w Chile, zaobserwowali światło gwiazdy pożartej i rozerwanej przez supermasywną czarną dziurę. To widowisko było najbliższą Ziemi gwałtowną śmiercią gwiazdy, jaką zaobserwowano do tej pory. Wyniki badań opisano w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

– Kiedy pechowa gwiazda zawędrowała zbyt blisko supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki, ekstremalne przyciąganie grawitacyjne czarnej dziury rozbiło gwiazdę na cienkie strumienie materii – wyjaśnia Thomas Wevers, współautor badania i członek ESO w Santiago.

Kiedy te cienkie pasma materii pochodzące z gwiazdy wpadły do czarnej dziury, uwolniły jasny energetyczny rozbłysk, który mógł zostać zauważony przez astronomów.

Zdarzenia spaghettifikacji są bardzo rzadko obserwowane i trudne do zbadania, jednak naukowcy mieli do dyspozycji Very Large Telescope (VLT) – należący do ESO zespół czterech teleskopów optycznych, oraz New Technology Telescope (NTT) – pierwszy teleskop na Ziemi, którego główne lustro jest kontrolowane przez komputer oraz w którym zastosowano technikę optyki aktywnej. Obserwatorzy skierowali teleskopy na właściwy obszar po tym, jak w ubiegłym roku zaobserwowali nowy błysk światła, który znajdował się w pobliżu supermasywnej czarnej dziury.

– Pomysł, że czarna dziura „zasysa” pobliską gwiazdę brzmi jak science-fiction. Ale to właśnie dzieje się w przypadku zakłócenia pływowego – mówi Matt Nicholl, główny autor badań i wykładowca oraz pracownik naukowy Royal Astronomical Society w University of Birmingham w Wielkiej Brytanii.

Chociaż światło gwiazdy było niewiarygodnie jasne, astronomowie nadal mieli trudności ze zbadaniem zjawiska, ponieważ pył i szczątki uwolnione w trakcie spaghettifikacji zasłoniły obraz. Energia uwolniona podczas „posiłku” czarnej dziury faktycznie wypchnęła szczątki gwiazdy i stworzyła z nich swojego rodzaju kurtynę.

– Odkryliśmy, że kiedy czarna dziura pożera gwiazdę, może wyrzucić na zewnątrz potężny podmuch materii, który zasłania nasz widok – mówi w oświadczeniu Samantha Oates z Uniwersytetu w Birmingham, współautorka badań.

Astronomowie zaczęli obserwować zjawisko wkrótce po tym, jak gwiazda została rozerwana na strzępy. Używali różnych teleskopów i instrumentów do szczegółowego badania, a całość obserwacji trwała sześć miesięcy – światło gwiazdy początkowo się wzmagało, a następnie gasło.

Obserwacje prowadzono przy wielu długościach fal światła, w tym w świetle optycznym, rentgenowskim, ultrafioletowym i radiowym. Te różne długości fal ujawniły bezpośrednie powiązanie między jasnym rozbłyskiem obserwowanym, gdy gwiazda została pochłonięta przez czarną dziurę, a materią wypływającą z gwiazdy.

– Obserwacje wykazały, że gwiazda miała mniej więcej taką samą masę jak nasze Słońce i że straciła mniej więcej połowę tej masy na rzecz czarnej dziury, która jest ponad milion razy masywniejsza – powiedział Nicholl.

Badanie pogłębia wiedzę naukowców na temat czarnych dziur – ich funkcjonowania i potencjalnego wpływu na inne ciała niebieskie. To szczególne wydarzenie – opisane jako AT2019qiz – może stać się astronomicznym „kamieniem z Rosetty” i pomóc wyjaśnić podobne zjawiska w przyszłości.