Astronomowie obserwują szalonym tańcem między gwiazdą i czarną dziurą

Astronomowie już teraz obserwują odległej gwiazdy, кружащей w śmiertelnym tańcu wokół wielkiej czarnej dziury. Odległość między obiektami w odległości około 2,5 razy większy niż odległość między Ziemią a Księżycem. Będąc tak blisko do jednego z najbardziej śmiertelnych ciał niebieskich we Wszechświecie, gwiazda wykonuje pełny obrót wokół czarnej dziury w zaledwie pół godziny. Dla porównania: na pełny obrót wokół naszej stosunkowo małej planety naszego satelity, Księżyca, trwa średnio około 28 dni, przy czym jego prędkość wynosi około 3683 kilometrów na godzinę. Wszystko to mówi o tym, że gwiazda obraca się wokół czarnej dziury, tylko jednak w szalonym tempie.

Na bazie danych zebranych przez sieć teleskopów, wykorzystywanych do badania kosmosu, zespół astronomów przeprowadziła obliczenia promieniowania rentgenowskiego, создающегося podwójnego układu gwiazd z nazwą 47 Tuc X9, znajdującego się w jednym z gromady około 14 800 lat świetlnych od nas.

Należy od razu zaznaczyć, że o istnieniu tej «pary» astronomowie wiedzą już stosunkowo dawno – system została po raz pierwszy odkryta w 1989 roku, — jednak dopiero teraz naukowcy pojawiła się pełny obraz tego, co naprawdę się tam dzieje.

"przez Długi czas uważano, że system X9 składa się z białego karła i солнцеподобной gwiazdy-towarzysza z małą masą, z której wysysa materię", — mówi badacz Arash Бахрамиан.

Zazwyczaj podwójne systemu gwiazdek z takimi темпераментными relacjami odnoszą się do kategorii катаклизмических gwiazdek. Jednak w 2015 roku okazało się, że towarzysz białego karła jest czarna dziura, a nie солнцеподобная gwiazda, co z kolei skłoniło naukowców zrewidować niektóre z przyjętych wcześniej hipotez.

Po Powrocie do badania tego systemu, astronomowie za pomocą teleskopu kosmicznego "Chandra" potwierdziły obecność w pobliżu gwiazdy pewnego zapasu tlenu. Wcześniej naukowcy już znaleźli białe karły z tlenowej atmosferze, dlatego też, bez wątpienia, byli pewni, że znaleźli odpowiedni cel. Jednak zamiast oczekiwanej obrazy, gdzie biały karzeł pęka na części inną gwiazdę, astronomowie świadkiem tego, że ofiarą jest sam biały karzeł, podczas gdy rola złoczyńcy odgrywa czarna dziura, высасывающая z niego gaz.

Same w sobie białe karły są typem niezwykle zagęszczonych gwiezdnych obiektów, w rzeczywistości reprezentujących sobą szczątki gwiazdek (wyobraź sobie obiekt o masie naszego Słońca, ale z wielkości naszej Ziemi). Dlatego, aby wyciągnąć z niego materię obiektu trzeba mieć naprawdę potężną siłą grawitacji.

"uważamy, że gwiazda straciła pod wpływem czarnej dziury zapasy swoich gazów w ciągu kilkudziesięciu milionów ostatnich lat i do tej pory straciła większość swojej masy", — powiedział badacz James Miller-Jones z australijskiego Uniwersytetu Кертина.

Jednak najciekawsze wiadomości były związane z tym, że na bazie regularnych zmian w natężeniu promieniowania rentgenowskiego gwiazdy naukowcy byli w stanie ustalić, że u białego karła trwa tylko 28 minut na dokonanie pełnego obrotu wokół czarnej dziury, co czyni go mistrzem wśród podobnych "dirty dancing".

"Do tego odkrycia najniższej położonej blisko do czarnej dziurze gwiazdą był obiekt, który znajduje się w systemie MAXI J1659-152. Jego okres orbitalny wynosi zaledwie 2,4 godziny", — nadal Miller-Jones.

Jeśli (a to naprawdę może być) obie czarne dziury w swoich systemach mają taką samą masę, to promień orbity gwiazd w systemie MAXI J1659-152 będzie w takim przypadku trzy razy więcej, niż gwiazdy systemu X9. Odległość między obiektami w systemie X9 wynosi 1 milion kilometrów, co jest około 2,5 razy większa od odległości od nas do Księżyca. Dalsze obliczenia mówią, że gwiazda za pół godziny przechodzi odległość około 6,3 miliona kilometrów, co daje nam prędkość do 12 600 000 kilometrów na godzinę. A to z kolei – około 1 procent od prędkości światła.

Pomimo imponujących liczb, artykuł naukowców w tej chwili jeszcze tylko czeka recenzji społeczność fizyków na miejscu arXiv.org. Jednak przedstawione w niej informacje mogą nosić praktyczne znaczenie w przyszłości.

"Otwarcie takiego rzadkiego rodzaju czarnych dziur ważne, ponieważ mogą one nie tylko opowie nam o końcowych dniach życia gwiazd, превращающихся w supernowe, ale jeszcze i dlatego, że nadal grać swoją rolę w ewolucji innych gwiazd po swojej śmierci", — mówi Герейнт Lewis z Australijskiego uniwersytetu.

Naukowcy podkreślają, że nasze "kosmiczne kochankowie" nie zamierzają коллапсировать w najbliższym czasie i kontynuują swój śmiertelny taniec bez zbliżenia białego karła brzuch do czarnej dziury. Ponadto, istnieje podejrzenie, że wcześniej oba obiekty znajdowały się na bardziej zbliżonym do siebie odległości lub przynajmniej biały karzeł miał jeszcze wyższą prędkość obrotową. Dla dominacji grawitacji czarnej dziury nad siłą grawitacji samego białego karła obiektów należy znajdować się bliżej siebie, ale zbliżać się oni na razie nie zamierza. A jednak z czasem cały materiał gwiazdy w końcu, bez wątpienia, będzie pochłonięty przez czarną dziurę, donoszą naukowcy.

"W końcu biały karzeł straci tyle materii, że jego masa będzie równoważnej masie normalnej planecie", — mówi naukowiec Craig Хейнке. – "Jeżeli nadal będzie tracić swoją masę, to w końcucałkowicie wyparuje".

Dla naukowców przyszłości takie wiadomości nie mogą nie wywoływać radość, tak jak to będzie doskonałą okazją do bezpośredniej obserwacji i badania fal grawitacyjnych. W tej chwili nawet najmocniejszy laserowy interferometr laboratorium obserwacji fal grawitacyjnych nie jest w stanie łapać łagodnego szmeru, emitowaną gwiazdą X9, jednak w przyszłości technologii z pewnością pozwolą naukowcom określić fale o małej częstotliwości. Do tego nikt nie neguje możliwości, że do tego czasu będziemy mogli odkryć jeszcze więcej ciekawych катаклизмические gwiazdy, poruszające się z wysokimi prędkościami.