Kosmiczny Squid Game. Naukowcy rzucają gwiazdami w czarne dziury i obserwują ich rzeź
Czarne dziury to z natury spokojne obiekty. Gdy ich nikt nie denerwuje, to same z siebie nic nie robią. Gdy jednak w ich otoczeniu znajdzie się gwiazda, to bardzo szybko może zrobić się nieprzyjemnie. Nie każda gwiazda wychodzi z takiego spotkania cało.
Astronomowie, którzy dotychczas kilkukrotnie już obserwowali takie przeloty gwiazd w pobliżu czarnej dziury, widzieli już zarówno proces pożerania gwiazd przez czarne dziury, jak i także dłuższy proces rozrywania gwiazd na strzępy.
Aby lepiej poznać zależności i procesy zachodzące w takim zdarzeniu między czarną dziurą a gwiazdą, naukowcy stworzyli serię symulacji, w których gwiazdy były kierowane w bezpośrednie otoczenie czarnych dziur o różnych rozmiarach.
W celu uzyskania możliwie precyzyjnych i wiarygodnych wyników naukowcy uwzględnili w symulacji zarówno procesy wynikające z Ogólnej Teorii Względności, jak i szczegółowy model gwiazdy należącej do ciągu głównego (spokojniej spalającej wodór w swoim jądrze) opisujący jej budowę wewnętrzną.
Wyniki symulacji pozwolą astronomom skuteczniej analizować rozbłyski pojawiające się w pobliżu odległych czarnych dziur i rejestrowane na Ziemi.
To w takim razie co tam się dzieje
Nie ma tutaj żadnego zaskoczenia. Jeżeli pechowa gwiazda za bardzo zbliży się do czarnej dziury, przyciąganie grawitacyjne czarnej dziury działające na część gwiazdy znajdującą się bliżej dziury będzie dużo silniejsze od przyciągania działającego na dalszą część gwiazdy. W efekcie bliższa czarnej dziurze część będzie dużo silniej i skuteczniej przyciągana przez czarną dziurę. Jeżeli różnica jest wystarczająco duża, gwiazda najpierw zacznie się odkształcać, a następnie tworząca ją materia zacznie odrywać się od gwiazdy. Dochodzi do swoistego rozszarpania gwiazdy przez grawitację, choć sama gwiazda jeszcze czarnej dziury nie dotknęła. Taki strumień materii pozostały po rozerwaniu gwiazdy stopniowo opada na czarną dziurę i znika za horyzontem zdarzeń.
Wiele tak naprawdę zależy od odległości. Podobna gwiazda, która przeleci nieco dalej być może utraci część swojej materii, ale ostatecznie przetrwa zbliżenie i odleci nieco dalej. Gwiazda przelatująca jeszcze dalej od czarnej dziury, jedynie ulegnie odkształceniu, po czym wróci do pierwotnego kształtu.
Aby ustalić dodatkowe czynniki, mogące mieć wpływ na przebieg zdarzenia, naukowcy stworzyli sześć wirtualnych czarnych dziur o masie od 100 000 do 50 mln mas Słońca. W otoczenie każdej z tych dziur wrzucono po kolei osiem gwiazd ciągu głównego o masie od 0,15 do 10 mas Słońca.
Tak przeprowadzone symulacje wykazały, że los gwiazdy zależy w dużej mierze od jej gęstości. Im bardziej gęsta jest gwiazda, tym większą ma szansę na przetrwanie spotkania z czarną dziurą. Co więcej, okazało się, że równie często dochodzi do całkowitego zniszczenia gwiazdy jak do zniszczenia częściowego.
Teraz naukowcy chcą skupić się na tym drugim przypadku. Otwartym pytaniem pozostaje bowiem, czy taka częściowo odarta z materii gwiazda dalej spala wodór jak przed spotkaniem z czarną dziurą, czy też przechodzi na zupełnie inny etap swojej ewolucji.
