Kiedy przypadkowa gwiazda na swojej drodze w przestrzeni międzygwiezdnej napotyka przypadkiem na czarną dziurę, sprawy mogą bardzo szybko potoczyć się w niekorzystnym dla niej kierunku. Zespół naukowców odtworzył właśnie proces rozrywania gwiazdy na strzępy przez oddziaływania pływowe supermasywnej czarnej dziury. Symulacja ujawniła wcześniej nieznany element całego procesu.
Wspieraj Puls Kosmosu na Patronite.pl
Zespół naukowców pracujących pod kierownictwem badaczy z Instytutu Fizyki Racah Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie opracował symulację, która w sposób szczegółowy opisuje proces rozrywania pływowego gwiazdy przez grawitację supermasywnej czarnej dziury. Analiza symulacji pozwoliła autorom dostrzec proces powstawania nieznanej do tej pory fali uderzeniowej. Co więcej, właśnie takie fale uderzeniowe mogą odpowiadać za zwiększenie intensywności jasności tego zdarzenia w okresie maksimum jasności.
Wyniki symulacji wskazują, że szczegółowa analiza krzywej jasności takiego wydarzenia może posłużyć do określenia takich właściwości supermasywnej czarnej dziury, jak masa i prędkość rotacji, ale także do przetestowania ograniczeń ogólnej teorii względności Einsteina.
Co do zasady, do rozrywania pływowego dochodzi wtedy, gdy gwiazda przemieszczająca się w przestrzeni kosmicznej przelatuje zbyt blisko supermasywnej czarnej dziury o masie miliony lub miliardy razy większej od masy Słońca. Grawitacja tak masywnego obiektu powoduje powstanie we wnętrzu gwiazdy ogromnych sił pływowych. Na tej częsci gwiazdy, która skierowana jest w stronę czarnej dziury, przyciąganie grawitacyjne czarnej dziury jest znacznie silniejsze, niż na tej części, która skierowana jest w kierunku przeciwnym. To właśnie ten duży gradient sprawia, że najpierw gwiazda rozciąga się w pionie i ściska w poziomie. W ten sposób sferyczna dotychczas gwiazda zmienia się w cienkie pasmo plazmy. Proces ten w literaturze popularnonaukowej najczęściej określa się mianem sapagetyfikacji.
Tak rozciągnięte włókno plazmy gwiezdnej opada w kierunku czarnej dziury po spirali. Wewnątrz samej plazmy powstaje cała seria fal uderzeniowych, które jeszcze ją dodatkowo podgrzewają. Proces ten prowadzi do emisji bardzo silnych rozbłysków promieniowania elektromagnetycznego, które są w stanie przesłonić nawet połączone światło wszystkich gwiazd tworzących całą galaktykę macierzystą takiej gwiazdy. Jasność ta może utrzymywać się przez całe tygodnie, a nawet miesiące.
Symulacja stworzona przez naukowców z Racah Institute of Physics, Elada Steinberga i Nicholasa Stone’a, pozwala głębiej przyjrzeć się procesowi rozrywania pływowego (TDE), odtwarzając po raz pierwszy pełny obraz tych zdarzeń, od przechwycenia gwiazdy przez czarną dziurę, poprzez początkowe rozerwanie gwiazdy, aż po maksimum jasności rozbłysku TDE.
Rekonstrukcja tego zdarzenia była możliwa dzięki opracowanemu przez Steinberga pionierskiemu oprogramowaniu do symulacji promieniowania i hydrodynamiki całego wydarzenia.