Jakieś 290 milionów lat temu gwiazda podobna do Słońca za bardzo zbliżyła się do centralnej czarnej dziury swojej galaktyki. Intensywne oddziaływania pływowe rozerwały gwiazdę powodując przy tym erupcję promieniowania w zakresie optycznym, ultrafioletowym i rentgenowskim, które dotarło do Ziemi w 2014 roku. Teraz zespół naukowców analizujący dane obserwacyjne z satelity Swift odtworzył mapę źródeł emisji poszczególnych części promieniowania z tego zdarzenia oznaczonego jako ASASSN-14li.
Odkryliśmy zmiany jasności w zakresie rentgenowskim, które pojawiły się około miesiąc po tym jak podobne zmiany obserwowaliśmy w zakresie widzialnym i ultrafioletowym”, mówi Dheeraj Pasham, astrofizyki z MIT w Cambridge, MA i główny autor opracowania. “Uważamy, że to oznacza, że promieniowanie w zakresie optycznym i ultrafioletowym zostało wyemitowane z dala od czarnej dziury, w miejscach gdzie eliptyczne strumienie orbitującej materii zderzały się ze sobą.”
Astronomowie uważają, że ASASSN-14li to zdarzenie, w którym gwiazda podobna do Słońca za bardzo zbliżyła się do czarnej dziury o masie około 3 milionów mas Słońca (podobnej do czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej). Dla porównania, horyzont zdarzeń takiej czarnej dziury jest 13-krotnie większy od rozmiarów Słońca, a dysk akrecyjny powstały z rozerwanej gwiazdy może rozciągać się na odległość ponad 300 milionów kilometrów.
Gdy gwiazda za bardzo zbliży się do czarnej dziury o masie 10 000 lub więcej mas Słońca, siły pływowe przeważają nad grawitacją gwiazdy i rozrywając ją zamieniają gwiazdę w strumień materii. Astronomowie nazywają takie zdarzenie rozerwaniem pływowym. Materia opadająca na czarną dziurę tworzy rotujący dysk akrecyjny, w którym ulega ściśnięciu i ogrzaniu jeszcze przed przekroczeniem horyzontu zdarzeń czyli punktu zza którego już nie jest w stanie uciec. Rozbłyski powstałe wskutek takiego rozerwania pływowego niosą wiele ważnych informacji o tym jak resztki gwiazdy tworzyły dysk akrecyjny.
Astronomowie wiedzą, że promieniowanie rentgenowskie w takim zdarzeniu powstaje bardzo blisko czarnej dziury. Jednak położenie źródła promieniowania optycznego i ultrafioletowego było nie do końca jasne. W wielu tego typu zjawiskach, takie promieniowanie znajdowało się znacznie dalej od miejsca, w którym pływy czarnej dziury były w stanie zniszczyć gwiazdę. Co więcej, gaz emitujący to promieniowanie wydawał się utrzymywać stałą temperaturę znacznie dłużej niż oczekiwano.
ASASSN-14li zostało dostrzeżone 22 listopada 2014 roku na zdjęciach uzyskanych przez ASASSN (All Sky Automated Survey for SuperNovae), który obejmuje teleskopy robotyczne na Hawajach i w Chile. Dalsze obserwacje za pomocą teleskopów rentgenowskiego i ultrafioletowego satelity Swift rozpoczęły się osiem dni później i powtarzane były co kilka dni przez kolejne dziewięć miesięcy. Naukowcy uzupełnili zebrane w ten sposób dane danymi w zakresie optycznym zebranymi w Obserwatorium Las Cumbres w Kalifornii.
W artykule opisującym wyniki, a opublikowanym 15 marca w periodyku The Astrophysical Journal Letters, Pasham, Cenko i współpracownicy opisali w jaki sposób interakcje opadającej na czarną dziurę materii mogły spowodować powstanie obserwowanego promieniowania w zakresie optycznym i ultrafioletowym.
Szczątki gwiazdy początkowo opadające na czarną dziurę mijają ją, tworząc łuk i podążając po eliptycznej orbicie po pewnym czasie zderzając się z wciąż opadającym na czarną dziurę strumieniem.
Powracające z pobliża czarnej dziury odłamki uderzają w strumień na nią opadający co powoduje powstanie fal uderzeniowych emitujących promieniowanie widzialne i ultrafioletowe – mówi Bradley Cenko, główny badacz misji Swift.
Źródło: NASA
Artykuł naukowy: http://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aa6003