Gwiazda taka jak nasze Słońce w pobliskiej galaktyce jest stopniowo pożerana przez małą, ale żarłoczną czarną dziurę, tracąc masę równoważną trzem Ziemiom za każdym razem, gdy przechodzi blisko.
Odkrycie dokonane przez astronomów z Uniwersytetu w Leicester zostało opublikowane dzisiaj (7 września) w czasopiśmie Nature Astronomy i stanowi „brakujące ogniwo” w naszej wiedzy o czarnych dziurach zakłócających orbitujące gwiazdy. Sugeruje całą menażerię gwiazd w trakcie konsumpcji, które wciąż pozostają nieodkryte.
Zespół był wspierany przez Brytyjską Agencję Kosmiczną oraz brytyjską Radę ds. Obiektów Naukowo-Technologicznych (STFC).
Astronomów zaalarmował gwiazdę jasny błysk promieniowania rentgenowskiego, który wydawał się pochodzić z centrum pobliskiej galaktyki 2MASX J02301709+2836050, oddalonej o około 500 milionów lat świetlnych od Drogi Mlecznej. Została nazwana Swift J0230 i została dostrzeżona w chwili, gdy zdarzyło się to po raz pierwszy, przy użyciu nowego narzędzia opracowanego przez naukowców dla Obserwatorium Swift Neila Gehrelsa. Szybko zaplanowali dalsze obserwacje Swifta i odkryli, że zamiast zanikać zgodnie z oczekiwaniami, będzie świecić jasno przez 7–10 dni, a następnie nagle gaśnie, powtarzając ten proces mniej więcej co 25 dni.
Podobne zachowanie zaobserwowano w przypadku tak zwanych erupcji quasi-okresowych i okresowych stanów przejściowych jądrowych, gdy materia gwiazdy zostaje wyrwana przez czarną dziurę, gdy jej orbita zbliża ją do siebie, ale różnią się one częstotliwością erupcji i tym, czy eksplozja jest dominująca w promieniowaniu rentgenowskim lub świetle optycznym. Regularność emisji Swift J0230 mieściła się pomiędzy nimi, co sugeruje, że stanowi ona „brakujące ogniwo” pomiędzy obydwoma typami wybuchów.
Wykorzystując modele zaproponowane dla tych dwóch klas zdarzeń jako wskazówki, naukowcy doszli do wniosku, że wybuch Swift J0230 reprezentuje gwiazdę o wielkości podobnej do naszego Słońca, poruszającą się po eliptycznej orbicie wokół czarnej dziury o małej masie w centrum swojej galaktyki . Gdy orbita gwiazdy zbliża się do intensywnego przyciągania grawitacyjnego czarnej dziury, materia odpowiadająca masie trzech Ziemi zostaje wyrwana z atmosfery gwiazdy i nagrzana w miarę wpadania do czarnej dziury. Intensywne ciepło, wynoszące około 2 miliony stopni Celsjusza, powoduje uwolnienie ogromnej ilości promieni rentgenowskich, które po raz pierwszy zostały przechwycone przez satelitę Swift.
Główny autor, dr Phil Evans ze Szkoły Fizyki i Astronomii Uniwersytetu w Leicester, powiedział: „Po raz pierwszy widzimy, jak gwiazda taka jak nasze Słońce jest wielokrotnie niszczona i pochłaniana przez czarną dziurę o małej masie. zdarzenia związane z częściowymi zakłóceniami pływowymi same w sobie są całkiem nowym odkryciem i wydają się dzielić na dwa typy: te, które wybuchają co kilka godzin i te, które wybuchają mniej więcej co roku. Ten nowy system wpisuje się dokładnie w lukę pomiędzy nimi, a kiedy uruchomisz po liczbach okazuje się, że typy obiektów również pasują do siebie.”
Doktor Rob Eyles-Ferris, który współpracuje z doktorem Evansem na satelicie Swift, niedawno ukończył studia doktoranckie w Leicester, które obejmowały badanie gwiazd rozrywanych przez czarne dziury. Wyjaśnia: „W większości układów, które widzieliśmy w przeszłości, gwiazda jest całkowicie zniszczona. Swift J0230 to ekscytujący dodatek do klasy gwiazd częściowo zakłóconych, ponieważ pokazuje nam, że dwie znalezione już klasy tych obiektów to naprawdę połączeni, a nasz nowy system zapewnia nam brakujące ogniwo.”
Doktor Kim Page z Uniwersytetu w Leicester, który pracował nad analizą danych na potrzeby badania, powiedział: „Biorąc pod uwagę, że znaleźliśmy Swift J0230 w ciągu kilku miesięcy od uruchomienia naszego nowego narzędzia do wyszukiwania stanów przejściowych, spodziewamy się, że obiektów będzie znacznie więcej takie tam, czekające na odkrycie.”
Dr Chris Nixon jest astrofizykiem teoretycznym, który niedawno przeniósł się z Uniwersytetu w Leicester na Uniwersytet w Leeds. Prowadził teoretyczną interpretację tego wydarzenia. Jego badania są finansowane przez brytyjską Radę ds. Obiektów Naukowych i Technologicznych oraz Leverhulme Trust.
Szacują, że masa czarnej dziury jest od 10 000 do 100 000 razy większa od masy naszego Słońca, co jest dość małą wartością jak na supermasywne czarne dziury zwykle znajdowane w centrach galaktyk. Uważa się, że czarna dziura w centrum naszej galaktyki ma masę 4 milionów mas Słońca, podczas gdy większość z nich ma masę około 100 milionów mas Słońca.
Jest to pierwsze odkrycie dokonane przy użyciu nowego detektora stanów przejściowych dla satelity Swift, opracowanego przez zespół z Uniwersytetu w Leicester i działającego na ich komputerach. Kiedy ma miejsce ekstremalne zdarzenie powodujące rozbłysk promieniowania rentgenowskiego w obszarze nieba, w którym wcześniej nie było promieni rentgenowskich, astronomowie nazywają to astronomicznym przejściowym promieniowaniem rentgenowskim. Pomimo ekstremalnych zdarzeń, które zwiastują, zdarzenia te nie są łatwe do znalezienia, a przynajmniej nie szybkie – dlatego opracowano to nowe narzędzie, aby szukać nowych typów stanów nieustalonych w czasie rzeczywistym.
Dr Evans dodaje: „Tego typu obiekty były w zasadzie niewykrywalne, dopóki nie zbudowaliśmy nowego obiektu, a wkrótce potem odkryły zupełnie nowe, nigdy wcześniej nie widziane zjawisko. Swift ma prawie 20 lat i nagle odkrywa zupełnie nowe zdarzenia, które według nas Nigdy nie wiedziałem, że istnieje. Myślę, że to pokazuje, że za każdym razem, gdy odkrywasz nowy sposób patrzenia na przestrzeń, uczysz się czegoś nowego i odkrywasz, że jest tam coś, o czym wcześniej nie miałeś pojęcia.
Dr Caroline Harper, dyrektor ds. nauk o kosmosie w Brytyjskiej Agencji Kosmicznej, powiedziała: „To kolejne ekscytujące odkrycie dokonane w ramach wiodącej na świecie misji Swift – niskomasowa czarna dziura „ugryza” gwiazdę podobną do Słońca, ilekroć obiega ona orbitę. wystarczająco blisko.
„Brytyjska Agencja Kosmiczna od wielu lat współpracuje z NASA przy tej misji; Wielka Brytania przewodziła rozwojowi sprzętu dla dwóch kluczowych instrumentów naukowych, a my zapewniliśmy fundusze dla Swift Science Data Center, które nadal wspieramy Z niecierpliwością czekamy na jeszcze więcej spostrzeżeń Swifta na temat rozbłysków gamma w kosmosie i potężnych wydarzeń, które je powodują w przyszłości.”