Stjernen overlever tæt opkald med et sort hul

Astronomer har muligvis opdaget en ny slags overlevelseshistorie:en stjerne, der havde en børste med et kæmpe sort hul og levede for at fortælle historien gennem udråb af røntgenstråler.

Data fra NASAs Chandra X-ray Observatory og ESAs XMM-Newton afslørede beretningen, der begyndte med en rød kæmpestjerne, der vandrede for tæt på et supermassivt sort hul i en galakse omkring 250 millioner lysår fra Jorden. Det sorte hul, beliggende i en galakse kaldet GSN 069, har en masse omkring 400, 000 gange Solens, sætte den i den lille ende af skalaen for supermassive sorte huller.

Da den røde kæmpe blev fanget af det sorte huls tyngdekraft, de ydre lag af stjernen, der indeholdt brint, blev fjernet og rettet mod det sorte hul, efterlader stjernens kerne - kendt som en hvid dværg - bag sig.

"I min fortolkning af røntgendataene overlevede den hvide dværg, men den slap ikke, " sagde Andrew King fra University of Leicester i Storbritannien, der udførte denne undersøgelse. "Den er nu fanget i en elliptisk bane omkring det sorte hul, at tage en tur omkring en gang hver niende time."

Mens den hvide dværg gør sit næsten tre gange daglige kredsløb, det sorte hul trækker materiale af ved dets nærmeste tilgang (ikke mere end 15 gange radius af begivenhedshorisonten – point of no return – væk fra det sorte hul). Stjerneaffaldet trænger ind i en skive, der omgiver det sorte hul, og frigiver et udbrud af røntgenstråler, som Chandra og XMM-Newton kan opdage. Ud over, King forudser, at gravitationsbølger vil blive udsendt af parret af sorte hul og hvide dværg, især på deres nærmeste sted.

Hvad ville være fremtiden for stjernen og dens kredsløb? Den kombinerede effekt af gravitationsbølger og en ændring i stjernens størrelse, efterhånden som den taber masse, burde få banen til at blive mere cirkulær og vokse i størrelse. Hastigheden af ​​massetab aftager støt, det samme gør stigningen i den hvide dværgs afstand fra det sorte hul.

"Det vil prøve hårdt at komme væk, men der er ingen flugt. Det sorte hul vil æde det langsommere og langsommere, men stop aldrig, sagde King. I princippet, dette tab af masse ville fortsætte indtil og selv efter at den hvide dværg faldt ned til Jupiters masse, på omkring en billion år. Dette ville være en bemærkelsesværdig langsom og indviklet måde for universet at lave en planet på!"

Astronomer har fundet mange stjerner, der er blevet fuldstændig revet fra hinanden ved møder med sorte huller (såkaldte tidevandsforstyrrelser), men der er meget få rapporterede tilfælde af næsten uheld, hvor stjernen sandsynligvis overlevede.

Græsningsmøder som dette burde være mere almindelige end direkte kollisioner givet statistikken over kosmiske trafikmønstre, men de kunne let blive savnet af et par grunde. Først, det kan tage en mere massiv, overlevende stjerne for lang til at fuldføre et kredsløb omkring et sort hul til, at astronomer kan se gentagne udbrud. Et andet problem er, at supermassive sorte huller, der er meget mere massive end dem i GSN 069, direkte kan sluge en stjerne i stedet for at stjernen falder ind i baner, hvor de periodisk mister masse. I disse tilfælde, astronomer ville ikke observere noget.

"I astronomiske termer, denne begivenhed er kun synlig for vores nuværende teleskoper i kort tid - omkring 2, 000 år, " sagde King. "Så medmindre vi var ekstraordinært heldige at have fanget denne, der kan være mange flere, som vi mangler. Sådanne møder kunne være en af ​​de vigtigste måder, hvorpå sorte huller på størrelse med det i GSN 069 kan vokse."

King forudser, at den hvide dværg kun har en masse på to tiendedele af Solens masse. Hvis den hvide dværg var kernen i den røde kæmpe, der var fuldstændig strippet for sin brint, så skulle den være rig på helium. Heliumet ville være blevet skabt ved fusion af brintatomer under udviklingen af ​​den røde kæmpe.

"Det er bemærkelsesværdigt at tænke på, at kredsløbet, masse og sammensætning af en lille stjerne 250 millioner lysår væk kunne udledes, " sagde Kongen.

King lavede en forudsigelse baseret på sit scenario. Fordi den hvide dværg er så tæt på det sorte hul, effekter fra den generelle relativitetsteori betyder, at retningen af ​​kredsløbets akse bør vakle, eller "præss". Denne slingre skal gentages hver anden dag og kan spores med tilstrækkeligt lange observationer.