Με ταυτόχρονη ανακοίνωση της στο συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας και δημοσίευση της στην επιθεώρηση «The Astrophysical Journal Letters» διεθνής ερευνητική ομάδα παρουσιάζει την ανακάλυψη του πρώτου άστρου που έχει εντοπιστεί μέχρι σήμερα να αντιστέκεται σθεναρά στην επίθεση που δέχεται από μια μαύρη τρύπα.
Εκατοντάδες εκατομμύρια έτη φωτός μακριά σε έναν γαλαξία, ένα αστέρι που περιφέρεται γύρω από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα διασπάται βίαια κάτω από την τεράστια βαρυτική έλξη της. Καθώς το αστέρι τεμαχίζεται, τα απομεινάρια του μετατρέπονται σε ένα ρεύμα συντριμμιών που πέφτει πίσω στη μαύρη τρύπα για να σχηματίσει έναν πολύ καυτό, πολύ φωτεινό δίσκο υλικού που στροβιλίζεται γύρω από τη μαύρη τρύπα, και ονομάζεται δίσκος προσαύξησης.
Το φαινόμενο, όπου ένα αστέρι καταστρέφεται από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα και τροφοδοτεί μια φωτεινή έκλαμψη συσσώρευσης, είναι γνωστό ως γεγονός παλιρροϊκής διαταραχής (TDE, tidal disruption event) και προβλέπεται ότι συμβαίνει περίπου μία φορά κάθε 10.000 έως 100.000 χρόνια σε έναν γαλαξία.
Οι διαταραχές αυτές είναι συνήθως μοναδικές επειδή το ακραίο βαρυτικό πεδίο της μαύρης τρύπας καταστρέφει το αστέρι, και τη συνέχεια εξασθενεί η έκλαμψη. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ωστόσο, ο υψηλής πυκνότητας πυρήνας του άστρου μπορεί να επιβιώσει από τη βαρυτική αλληλεπίδραση με την μαύρη τρύπα, επιτρέποντάς του να περιφέρεται γύρω της περισσότερες από μία φορές. Οι ερευνητές ονομάζουν το φαινόμενο επαναλαμβανόμενη μερική παλιρροϊκή διαταραχή (repeating partial tidal disruption event)
Η ομάδα του Thomas Wevers στην δημοσίευση, προτείνει ένα νέο μοντέλο του μηχανισμού πίσω από τις επαναλαμβανόμενες μερικές διαταραχές. Το μοντέλο περιγράφει την σύλληψη του άστρου από την μαύρη τρύπα, την απογύμνωση της ύλης του κάθε φορά που την πλησιάζει και την καθυστέρηση μεταξύ της απογύμνωσης και της επαναληπτικής τροφοδοσίας της μαύρης τρύπας. Πρόκειται για ενα πρωτοποριακό λεπτομερές μοντέλο που μπορεί να εξηγήσει τις παρατηρήσεις και να κάνει προβλέψεις σχετικά με τις τροχιακές ιδιότητες ενός άστρου σε μακρινό γαλαξία.
Σε τροχιά σύγκρουσης με μια μαύρη τρύπα
Η ομάδα μελέτησε την παλιρροϊκή διαταραχή AT2018fyk (ΑΤ σημαίνει “Astrophysical Transient”) που εντόπισε η έρευνα υπερκαινοφανών ASASSN σε απόσταση 893 εκατ. ετών φωτός από τη Γη.
Το αστέρι αιχμαλωτίστηκε από την μαύρη τρύπα μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως «Μηχανισμός Χιλλ» (Hills mechanism) όπου το αστέρι ήταν αρχικά μέρος ενός δυαδικού συστήματος (δύο αστέρια που περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο υπό την αμοιβαία βαρυτική τους έλξη) και διασπάστηκε από το βαρυτικό πεδίο της μαύρης τρύπας. Το δεύτερο αστέρι του συστήματος στη συνέχεια εκτινάχθηκε με πολύ μεγάλη ταχύτητα, που έφτασε τα 1000 χιλιόμετρα/δευτερόλεπτο, ως ένα υπερταχύτατο άστρο (hypervelocity star).
Το άστρο που αιχμαλωτίζεται από την μαύρη τρύπα, παραμορφώνεται από το ισχυρό βαρυτικό πεδίο της και παίρνει σχήμα νήματος για αυτό και η επιστημονική κοινότητα ονόμασε το φαινόμενο «σπαγγετοποίηση», αφού η όλη διαδικασία μοιάζει σαν η μαύρη τρύπα να μεταμορφώνει το αντικείμενο σε μακαρόνι πριν τελικά το απορροφήσει ή το καταστρέψει.
Το αστρο κερδίζει μια δεύτερη ευκαιρία ζωής
Το AT2018fyk εντοπίστηκε για πρώτη φορά το 2018 και περιγράφηκε ως μια συνηθισμένη παλιρροϊκή διαταραχή. Για 600 ημέρες η πηγή παρέμενε φωτεινή στις ακτίνες Χ, όμως στην συνέχεια εξαφανίστηκε απότομα και δεν ήταν ανιχνεύσιμη. Ήταν το αποτέλεσμα της επιστροφής του αστρικού πυρήνα στην μαύρη τρύπα εξηγεί ο φυσικός του MIT Dheeraj R. Pasham.
«Όταν ο πυρήνας επιστρέφει στην μαύρη τρύπα, ουσιαστικά κλέβει πίσω όλο το αέριο από τη μαύρη τρύπα μέσω της βαρύτητας του και ως αποτέλεσμα δεν υπάρχει ύλη προς συσσώρευση και το σύστημα σκοτεινιάζει»
Δεν ήταν αμέσως ξεκάθαρο τι προκάλεσε την απότομη μείωση της φωτεινότητας του AT2018fyk, καθώς φυσιολογικά μειώνεται σταδιακά. Περίπου 600 ημέρες μετά την εξαφάνιση, η πηγή βρέθηκε και πάλι να είναι φωτεινή στις ακτίνες Χ. Αυτό οδήγησε τους ερευνητές να προτείνουν ότι το αστέρι επέζησε από την αναμέτρηση με την μαύρη τρύπα την πρώτη φορά και πλέον βρίσκεται σε τροχιά γύρω της.
Αν το αστέρι συνεχίσει να βρίσκεται σε τροχιά και δεν καταστραφεί, θα το δείξουν μελλοντικές παρατηρήσεις τον Αύγουστο του 2023.
Η δημοσίευση στο The Astrophysical Journal Letters