Čo sa stane s hviezdou, ktorá pohltí prastarú čiernu dieru? Vedci ukázali dva možné konce a oba znejú desivo
Vedci skúmajú zvláštnu možnosť, že niektoré hviezdy môžu vo svojom vnútri ukrývať prastaré čierne diery. Tie ich môžu roztrhať alebo pomaly pohltiť zvnútra.
Astronómovia už desaťročia pátrajú po temnej hmote, záhadnej látke, ktorá podľa výpočtov tvorí veľkú časť vesmíru. Hoci ju nikto priamo nepozoroval, jej gravitačný vplyv sa objavil prakticky všade, kam sa vedci pozreli. Jedna z najzaujímavejších hypotéz teraz naznačuje, že časť temnej hmoty môžu tvoriť prastaré čierne diery vzniknuté krátko po Veľkom tresku.
Práve týmto objektom sa venoval nový výskum tímu vedcov z Massachusettského technologického inštitútu (MIT). Výsledky priniesli prekvapivú otázku: čo sa stane, ak takáto čierna diera skončí vo vnútri obyčajnej hviezdy?
Takzvané primordiálne čierne diery sa výrazne odlišujú od klasických čiernych dier, ktoré vzniknú po smrti hmotných hviezd. Ak vôbec existujú, zrodili sa počas prvých okamihov vesmíru, keď vládli úplne iné fyzikálne podmienky než dnes. Nemali žiadnu hviezdu ako predchodcu. Vzniknúť mali priamo z extrémne hustej hmoty v mladom vesmíre, v čase, keď bol kozmos ešte neporovnateľne horúcejší a hustejší.
Vedci zatiaľ netušia, aké veľké tieto objekty môžu byť. Niektoré modely však pripúšťajú rozmery porovnateľné s asteroidmi alebo menšími mesiacmi. To znamená, že hviezda by ich mohla doslova pohltiť. Výskumný tím preto vytvoril podrobný model, ktorý sledoval osud hviezdy po zachytení takejto čiernej diery. Výsledky naznačili dva úplne odlišné scenáre.
Ako sa čierna diera dostane dovnútra hviezdy?
Najprv však musela čierna diera vôbec nájsť cestu do hviezdy. Vedci zistili, že priame zachytenie je veľmi nepravdepodobné. Oveľa väčšiu šancu ponúkne systém, v ktorom okolo hviezdy obieha planéta alebo iné teleso.
Neprehliadni
„Interakcie s planétami poskytujú životaschopný spôsob, ako sa primordiálna čierna diera dostane na dráhu pretínajúcu hviezdu,“ napísali autori štúdie.
Ak sa to stane, čierna diera postupne klesne smerom do stredu hviezdy. Nejde o okamžitý pád ako kameň do vody. Skôr o opakované prelety cez hviezdu, pri ktorých čierna diera pomaly stráca energiu, až napokon skončí v jej jadre. Práve tam sa začnú skutočne dramatické procesy, píše Universe Today.
Po dosiahnutí jadra začne čierna diera pohlcovať okolitú hmotu. Vedci pre takýto zvláštny objekt používajú označenie Hawkingova hviezda. Na prvý pohľad môže vyzerať ako bežná hviezda, no v jej vnútri sa odohráva niečo úplne nezvyčajné. Ďalší vývoj závisí od toho, akou rýchlosťou čierna diera začne získavať materiál z okolia.
Kľúčovým momentom je vznik akrečného disku. Predstav si ho ako rozhorúčený vír hmoty okolo odtoku, len v tomto prípade odtokom nie je diera v umývadle, ale čierna diera v srdci hviezdy. Ak sa takýto disk vytvorí, podľa autorov ide o bod, z ktorého už prakticky niet návratu. Disk začne produkovať silné prúdy materiálu a výtrysky energie, ktoré môžu hviezdu roztrhať zvnútra.
Prvý scenár preto patrí medzi násilnejšie. Ak čierna diera začne pohlcovať hmotu dostatočne rýchlo, vytvorí sa okolo nej akrečný disk, ktorý následne vyvrhne silné prúdy častíc a energie. Výsledok môže pripomínať kozmickú explóziu.
„Veterné prúdy z disku a relativistické výtrysky môžu hviezdu roztrhať a vytvoriť takzvaný explozívny prechodný jav,“ vysvetlili vedci.
Podľa výpočtov by v extrémnom prípade mohla hviezda zaniknúť už počas niekoľkých minút. Takáto udalosť by vytvorila jasný záblesk röntgenového žiarenia, následne ultrafialové a modré svetlo a možno aj krátky záblesk gama žiarenia.
Astronómovia upozornili, že tento jav by síce na prvý pohľad pripomenul supernovu, no v skutočnosti by išlo o úplne odlišný proces. Nevznikol by klasickým kolapsom jadra hmotnej hviezdy a nemal by ani rovnaký časový priebeh. Chýbať by mohol aj typický rádioaktívny dozvuk, ktorý vedci pri bežných supernovách očakávajú. Práve tieto rozdiely by raz mohli pomôcť odlíšiť Hawkingovu hviezdu od známejších kozmických explózií.
Druhý scenár pôsobí oveľa pokojnejšie
Ak čierna diera získa hmotu pomalším tempom, akrečný disk nevznikne. V takom prípade nezačne nič explodovať a hviezda prežije ešte veľmi dlhý čas. Čierna diera však bude pokračovať v pomalom „požieraní“ svojho hostiteľa zvnútra.
Navonok sa hviezda môže javiť relatívne normálne. Zmení sa však jej svietivosť, vnútorná štruktúra aj dĺžka života. Po miliónoch alebo miliardách rokov zostane namiesto pôvodnej hviezdy podstatne väčšia čierna diera. Inými slovami, nejde o veľkolepý výbuch, ktorý si astronómovia všimnú okamžite. Je to skôr tiché miznutie hviezdy zvnútra, bez jasného svetelného varovania.
Práve tento tichý scenár môže podľa autorov priniesť zaujímavé dôkazy o existencii primordiálnych čiernych dier. Ak by sa v budúcnosti podarilo zachytiť gravitačné vlny z kolízie nezvyčajne ľahkých čiernych dier, mohlo by ísť o stopu podobného procesu.
Dôležitá je najmä čierna diera s hmotnosťou menšou než má Slnko. Bežné čierne diery vzniknuté po smrti hviezd by takúto hmotnosť mať nemali. Ak by sa preto v signáli gravitačných vĺn objavil podobný objekt, išlo by o veľmi podozrivý podpis niečoho, čo nevzniklo štandardnou cestou. Nie dôkaz na prvý pohľad, ale silnú stopu, že vo vesmíre môže existovať aj iný spôsob vzniku čiernych dier.
Výskumníci zároveň zdôraznili, že ide zatiaľ iba o teoretický model. Nikto dosiaľ nepotvrdil existenciu primordiálnych čiernych dier a astronómovia neobjavili ani žiadnu Hawkingovu hviezdu. Autori sami priznávajú, že ich práca je skôr mapou problému než definitívnou odpoveďou. Ukazuje, kde sú najdôležitejšie zlomové body, od zachytenia čiernej diery hviezdou až po rozhodnutie, či hviezda vybuchne, alebo zmizne potichu.
Napriek tomu štúdia ukázala zaujímavú možnosť. Ak sa v hlbinách vesmíru skutočne ukrývajú prastaré čierne diery z prvých okamihov existencie kozmu, nemusia zostať navždy neviditeľné. Ich prítomnosť môže raz prezradiť zvláštna hviezda, ktorá namiesto pokojného starnutia skončí výbuchom alebo pomalým zmiznutím zvnútra.
