Supermasywne czarne dziury mogą pożerać gwiazdy w tempie jednej na rok

Naukowcy z CU Boulder odkryli mechanizm wyjaśniający trwałość asymetrycznych gromad gwiazd otaczających supermasywne czarne dziury w niektórych galaktykach i sugerują, że podczas okresów łączeniach się galaktyk, orbitujące gwiazdy mogły zostać wrzucone do czarnej dziury i zniszczone w tempie jednej na rok.

Badania, które niedawno opublikowano w The Astrophysical Journal, sugerują również odpowiedź na astronomiczną tajemnicę dotyczącą zachowania ekscentrycznych orbit gwiazdowych w pobliżu supermasywnych czarnych dziur oraz dlaczego pozornie niestabilna mechanika przetrwała tak długo.

Grawitacja supermasywnej czarnej dziury tworzy otaczającą ją jądrową gromadę gwiazd, której fizyka grawitacyjna powinna być sferycznie symetryczna. Jednak w kilku galaktykach – w tym w pobliskiej Andromedzie – zaobserwowano asymetryczne gromady gwiazd, które przyjmują postać dysku. Przypuszcza się, że ekscentryczne dyski powstają w wyniku niedawnej fuzji dwóch galaktyk bogatych w gaz.

Wewnątrz dysku każda gwiazda podąża po orbicie eliptycznej, która z czasem zaczyna się obracać wokół supermasywnej czarnej dziury. Orbity gwiazd prawie się nakładają i często wchodzą ze sobą w interakcje. Ostatecznie, grawitacyjne zakłócenia orbity jednej z gwiazd spowodują, że znajdzie się ona zbyt blisko czarnej dziury.

Astronomowie szacują, że po połączeniu się galaktyk, supermasywne czarne dziury pochłaniają jedną gwiazdę na rok, czyli 10 000 razy częściej, niż zakładały to wcześniejsze prognozy.

Odkrycie to wzmacnia dowody obserwacyjne pokazujące, że niektóre galaktyki z supermasywnymi czarnymi dziurami w centrum mają wyższy wskaźnik śmiertelności gwiazd, niż inne oraz sugeruje, że ekscentryczne dyski jądrowe mogą być bardziej powszechne, niż początkowo oczekiwano. Dalsze badania mogą pomóc astronomom lepiej zrozumieć łączenie się galaktyk i ewolucję Wszechświata.

„Andromeda prawdopodobnie przekroczyła szczyt tego procesu, po fuzji, do której doszło dawno temu. Ale dzięki danym o wyższej rozdzielczości możemy znaleźć młodsze dyski ekscentryczne w bardziej odległych jądrach galaktycznych” – Ann-Marie Madigan, adiunkt w CU Boulder’s Department of Astrophysical and Planetary Sciences.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Supermassive black holes can feast on one star per year

Źródło: Colorado University

Na zdjęciu: Galaktyka Andromedy (M31). Źródło: Colorado University