Skip to content

Jak to vypadá, když černá díra dostane chuť na hvězdu?

This artist’s impression depicts a Sun-like star close to a rapidly spinning supermassive black hole, with a mass of about 100 million times the mass of the Sun, in the centre of a distant galaxy. Its large mass bends the light from stars and gas behind it. Despite being way more massive than the star, the supermassive black hole has an event horizon which is only 200 times larger than the size of the star. Its fast rotation has changed its shape into an oblate sphere. The gravitational pull of the supermassive black hole rips the the star apart in a tidal disruption event. In the process, the star was “spaghettified” and shocks in the colliding debris as well as heat generated in accretion led to a burst of light.

Až dosud se vědci domnívali, že mimořádně jasný bodový zdroj světla, který zaznamenali v roce 2015 v jedné vzdálené galaxii, byl nejjasnější supernovou, jakou kdy spatřili. Ale následná pozorování objektu, který dostal označení ASASSN-15lh, provedená řadou přístrojů včetně dalekohledů Evrospké jižní observatoře jeho původní klasifikaci nyní zpochybňují.

Tým astronomů pracující s daty proto navrhuje nové vysvětlení. Původcem pozorovaného jevu mohla být událost ještě mimořádnější a vzácnější – roztrhání a zánik hvězdy v blízkosti rychle rotující černé díry.

This artist’s impression depicts a rapidly spinning supermassive black hole surrounded by an accretion disc. This thin disc of rotating material consists of the leftovers of a Sun-like star which was ripped apart by the tidal forces of the black hole. Shocks in the colliding debris as well as heat generated in accretion led to a burst of light, resembling a supernova explosion.
Umělecká představa toho, co se dělo v galaxii vzdálené asi 4 miliardy světelných let.

V roce 2015 zaznamenal automatický přehlídkový systém pro detekci supernov ASAS-SN mimořádný jev, který dostal označení ASASSN-15lh. Vědci dospěli k závěru, že se jedná o nejjasnější supernovu, jakou kdy pozorovali. Jev byl klasifikován jako ‚super-zářivá supernova‘, tedy exploze mimořádně hmotné hvězdy v závěrečné fázi jejího života. Svou absolutní jasností dvakrát převýšila dosavadní rekordní explozi supernovy a v maximu vyzařovala 20krát více světla než celá naše Galaxie.
Giorgos Leloudas (Weizmann Institute of Science, Izrael;  Dark Cosmology Centre, Dánsko) a mezinárodní tým jeho spolupracovníků však na základě následných pozorování galaxie vzdálené asi 4 miliardy světelných let od nás, ve které k explozi došlo, navrhli nové vysvětlení tohoto mimořádného jevu.

3
Špagetizace hvězdy černou dírou.

„Po explozi jsme tento zdroj sledovali pravidelně celých deset měsíců a dospěli jsme k názoru, že je nepravděpodobné, aby se jednalo o mimořádně jasnou supernovu. Naše výsledky naznačují, že jev byl pravděpodobně způsoben rychle rotující černou dírou, která zničila hvězdu o nízké hmotnosti,“ vysvětluje Giorgos Leloudas. Podle navrhovaného scénáře superhmotná černá díra sídlící v centru této galaxie roztrhala hvězdu o velikosti Slunce, která se přiblížila příliš blízko. Tento jev bývá označován jako slapové roztrhání a byl dosud pozorován jen asi desetkrát. Během procesu dochází k protahování tělesa hvězdy (někdy je pro popis této fáze používán termín “špagetifikace”) a následné rázové vlny kolidujících zbytků spojené s teplem vytvořeným během jejich akrece na černou díru vedou k intenzivnímu světelnému záblesku. Díky tomu tento jev skutečně může připomínat velmi jasnou supernovu, i když hvězda sama by se kvůli nízké hmotnosti nikdy supernovou nestala.

An artist's impression of the European Extremely Large Telescope (E-ELT).
Část teleskopu VLT Evropské jižní observatoře.

Členové týmu postavili své závěry na sérii pozorování, která získali pomocí řady dalekohledů na zemi i ve vesmíru. Mezi nimi byli ESO/VLT (Very Large Telescope) na observatoři Paranal, ESO/NTT (New Technology Telescope) na observatoři La Silla a také Hubbleův kosmický teleskop HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope). Pozorování provedená pomocí dalekohledu NTT probíhala v rámci projektu PESSTO (Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects), který se zaměřuje na spektroskopii přechodných astronomických jevů. „Je zde řada nezávislých aspektů, které ukazují, že v případě tohoto jevu se skutečně jednalo o slapové roztržení a nikoliv o super-zářivou supernovu,“ vysvětluje spoluautor práce Morgan Fraser (University of Cambridge, UK; nyní University College Dublin, Irsko).
Především se ukázalo, že během deseti měsíců po explozi nastaly tři dobře oddělené fáze celého jevu. Získaná data jako celek lépe odpovídají následkům slapového roztržení než explozi supernovy. Pravděpodobnost, že by se mohlo jednat o supernovu, dále snižuje zaznamenaný opětovný nárůst jasnosti na vlnových délkách ultrafialového záření, jakož i pozorované zvýšení teploty. Další problém je, že k jevu došlo v červené, hmotné a jinak neaktivní galaxii, což zdaleka není typické prostředí pro výskyt super-zářivé supernovy. K takovým jevům zpravidla dochází v modrých trpasličích galaxiích s intenzivními procesy formování nových hvězd. Ačkoliv členové týmu tvrdí, že se nepravděpodobné, aby se jednalo o supernovu, zároveň si uvědomují, že klasické slapové roztržení by rovněž nemuselo být adekvátním vysvětlením získaných pozorování. Člen týmu Nicholas Stone (Columbia University, USA) upřesňuje: „Proces slapového roztržení, který pro popis pozorovaného jevu navrhujeme, není možné aplikovat, pokud dotyčná černá díra nerotuje. Jsme přesvědčení, že v případě ASASSN-15lh skutečně šlo o slapové roztržení, ale odehrálo se u černé díry velmi konkrétních vlastností.“

5
Hubbleův vesmírný teleskop.

Hmotnost sledované galaxie naznačuje, že veleobří černá díra v jejím centru musí mít hmotnost alespoň 100 milionů Sluncí. A černá díra takové hmotnosti by za normálních okolností neměla být schopna trhat hvězdy vně svého horizontu událostí  – tedy hranice, pod kterou je úniková rychlost nadsvětelná a kterou nic nemůže opustit. Pokud se však jedná o takzvanou Kerrovu rychle rotující černou díru, situace se změní a uvedené omezení zde neplatí. „Přes veškerá data, která jsme získali, nemůžeme jev ASASSN-15lh se stoprocentní jistotou označit za slapové roztržení,“ dodává Giorgos Leloudas. „Je to však zdaleka nejpravděpodobnější vysvětlení.“

Foto: ESO, NASA
Právě v prodeji
Sdílej!
Komentáře
Další články z rubriky Vesmír Zobrazit více …