Gwiazda może wchłonąć czarną dziurę - przekonują naukowcy

W hipotetycznym scenariuszu - tłumaczą naukowcy z Instytutu Astrofizyki Maxa Plancka (Niemcy) - mała, pradawna czarna dziura może zostać przechwycona przez nowo powstającą gwiazdę.

Preprint, czyli wstępna wersja publikacji naukowej, ukazała się w serwisie arxiv (https://arxiv.org/abs/2312.06782).

"Naukowcy czasami zadają szalone pytania, aby zgłębić jakiś temat - mówi dr Selma de Mink, dyrektor Wydziału Badań Gwiazd w Instytucie. - Nie wiemy nawet, czy pradawne czarne dziury istnieją, ale możemy przeprowadzić interesujący eksperyment myślowy".

Czarne dziury, o których wspomina, miały się uformować krótko po Wielkim Wybuchu - niektóre miały mieć zaledwie masę asteroidy, a inne - tysięcy mas Słońca.

Mogą przy tym stanowić znaczą część tzw. ciemnej materii, a także stawać się zalążkami supermasywnych czarnych dziur położonych w centrach galaktyk.

Czarna dziura ukryta we wnętrzu gwiazdy rosłaby z niedużą prędkością, ponieważ zasilanie jej przez tworzący gwiazdę gaz byłoby ograniczane przez jego naturalną ucieczkę z gwiazdy.

Międzynarodowy zespół stworzył teraz nowy model ewolucji takich gwiazd o różnych masach początkowych czarnych dziur i różnych scenariuszach ich wzrostu w centrach gwiazd.

Wyniki badaczy zaskoczyły - okazuje się, że przy dostatecznie niedużej masie czarnej dziury, zawierająca ją gwiazda będzie nieodróżnialna od zwykłej.

"Gwiazdy skrywające w swoim centrum czarną dziurę mogą żyć zaskakująco długo - mówi jeden z badaczy, prof. Earl Patrick Bellinger z Yale University (USA). - Nasze Słońce mogłoby nawet mieć w środku czarną dziurę wielkości Merkurego i byśmy tego nie zauważyli".

Największe różnice między gwiazdą Hawkinga i zwykłą gwiazdą pojawiają się blisko jej centrum, w którym z powodu opadania na nią gwiezdnej materii, pojawia się konwekcja (przekazywanie ciepła związane z ruchem materii).

Tradycyjnymi metodami nie da się tego wykryć.

Jednak, jak uważają badacze, taką różnicę można zauważyć dzięki relatywnie młodej dziedzinie badawczej - astrosejsmologii, w której analizuje się akustyczne wibracje w gwieździe.

Wpływ czarnej dziury może się przy tym stać bardziej widoczny w czasie późnego etapu życia gwiazdy, kiedy staje się ona czerwonym olbrzymem.

Gwiazdy z czarnymi dziurami mają szanse zostać znalezione w niedalekiej przyszłości - uważają naukowcy.

Na takie odkrycie może pozwolić np. europejski satelita PLAnetary Transits and Oscillations of stars (PLATO), który ma zostać wystrzelony w 2026 roku.

Znalezienie takich gwiazd oznaczałoby, jednocześnie potwierdzenie teorii o pradawnych czarnych dziurach powstających w czasie Wielkiego Wybuchu.

"Chociaż Słońce jest dobrze poznane, to istnieją ważne powody, by sądzić, że gwiazdy Hawkinga mogą być powszechne w gromadach kulistych i słabo widocznych galaktykach karłowatych" - zauważa prof. Matt Caplan z Illinois State University (USA).

"Oznacza to, że gwiazdy Hawkinga mogą stanowić narzędzie do testowania zarówno istnienia pierwotnych czarnych dziur, jak i ich potencjalnej roli w ciemnej materii" - dodaje.