Do gwiazdy wpadła czarna dziura. Problem w tym, że zazwyczaj jest odwrotnie

Wielokrotnie pisaliśmy już o przypadkach rozrywania i pochłania całych gwiazd przez supermasywne czarne dziury. Takim zdarzeniom zawsze towarzyszy emisja olbrzymiej ilości światła i energii, stąd i astronomowie bardzo chętnie poszukują takich zdarzeń na nocnym niebie. Tym razem jednak dane wskazują na coś zupełnie odwrotnego.

Oba te niezwykle kompaktowe obiekty charakteryzują się olbrzymimi masami i stosunkowo niskimi rozmiarami. Dla przykładu gwiazda neutronowa t ma zazwyczaj średnicę ok. 20 km, ale masę Słońca (zwykłe Słońce ma średnicę 1,4 mln km). Czarne dziury są jeszcze gęstsze.

Taki właśnie kompaktowy obiekt (jak na razie nie wiadomo czy była to czarna dziura czy gwiazda neutronowa) najprawdopodobniej wpadł do środka towarzyszącej mu gwiazdy. Jak dotąd nigdy nie obserwowano takiego zjawiska.

Na początku astronomowie zauważyli jasny w zakresie radiowym obiekt w danych z sieci VLA. Udało się ustalić, że obiekt znajduje się na obrzeżach niewielkiej galaktyki oddalonej od nas o 480 mln lat świetlnych. Wtedy jednak nie było jeszcze wiadomo co to za obiekt. Analizując obserwacje tego obiektu wykonane za pomocą innych instrumentów, naukowcy odkryli, że w 2014 r. do Ziemi dotarł z tego samego miejsca błysk promieniowania rentgenowskiego. Przypadkiem zarejestrował go jeden z instrumentów zainstalowanych na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Weźcie popcorn i rozsiądźcie się wygodnie, będzie szczegółowo. Według odtworzonej przez naukowców historii, w miejscu, w którym doszło do eksplozji istniał układ podwójny składający się z dwóch gwiazd powstałych z tego samego obłoku pyłowo-gazowego. Jedna z gwiazd miała większe rozmiary od drugiej, a więc i żyła nieco krócej od swojej towarzyszki (domyślnie im masywniejsza gwiazda, tym krócej żyje). Pod koniec życia masywna gwiazda eksplodowała jako supernowa. Po eksplozji w jej miejscu pozostała albo gwiazda neutronowa, albo czarna dziura. Obiekt ten wciąż jednak krążył wokół wspólnego z drugą gwiazdą środka masy. Stopniowo na przestrzeni milionów lat odległość między oboma składnikami malała, aż po pewnym czasie czarna dziura weszła w atmosferę drugiej gwiazdy i stopniowo zaczęła zbliżać się do jej jądra.

Trzysta lat temu czarna dziura dotarła do jądra gwiazdy, destabilizując zachodzące w nim procesy termojądrowe. W otoczeniu czarnej dziury, wewnątrz gwiazdy powstał otaczający ją dysk materii, który z kolei doprowadził do emisji silnego dżetu promieniowania. Poruszająca się z prędkością bliską prędkości światła materia przeszyła gwiazdę i poleciała wąskim strumieniem w przestrzeń kosmiczną. To właśnie ten dżet odpowiada za zarejestrowane na stacji kosmicznej promienie rentgenowskie.

W chwilę potem doszło do kolapsu jądra i eksplozji supernowej. Materia wyrzucona w eksplozji gwiazdy, do której wpadła czarna dziura, poruszała się dużo szybciej od materii wyrzuconej we wcześniejszej supernowej. Dzięki temu była ona w stanie dotrzeć do materii wyrzuconej w poprzedniej eksplozji. Uderzenie jednej fali uderzeniowej w poprzednią wywołało emisję promieniowania radiowego dostrzeżonego przez radioteleskop VLA.

To pierwszy zaobserwowany przez naukowców przypadek eksplozji supernowej sprowokowanej przez zderzenie czarnej dziury i gwiazdy. Jak zwykle odkrycia dokonał teleskop, który nawet nie był do tego projektowany. Pomyślcie jakich odkryć dokona Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, odkryć, o których nikt nie myślał nawet podczas jego projektowania.