Astronomowie odkryli niezwykły „śpiew” czerwonego olbrzyma krążącego wokół czarnej dziury, korzystając z danych z należącego do NASA teleskopu kosmicznego Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Odkrycie to, dokonane w układzie Gaia BH2 (około 3800 lat świetlnych od nas), wskazuje, że gwiazda przeszła burzliwą historię – prawdopodobnie zderzając się i łącząc z inną gwiazdą w przeszłości. Odkrycie to podkreśla, jak układy czarnych dziur mogą radykalnie zmienić ewolucję gwiazd w nieoczekiwany sposób.
Odkrywanie gwiezdnych wnętrz za pomocą gwiezdnych wstrząsów
Tak jak trzęsienia ziemi ujawniają wewnętrzną strukturę Ziemi, naukowcy wykorzystali wstrząsy gwiazdowe wykryte przez teleskop TESS, aby zajrzeć pod powierzchnię czerwonego olbrzyma. Te oscylacje, czyli wibracje, działają jak kosmiczny sejsmograf, umożliwiając badaczom zrozumienie wewnętrznego składu i historii gwiazdy.
Zespół kierowany przez Daniela Haya z Uniwersytetu Hawajskiego odkrył, że czerwony olbrzym jest niezwykle bogaty w ciężkie pierwiastki („bogate w alfa”), co jest cechą typową dla starszych gwiazd. Jednak wstrząsy gwiazdowe ujawniły, że ma ona zaledwie około 5 miliardów lat – mniej niż oczekiwano na podstawie jej składu chemicznego. Ta rozbieżność sugeruje, że gwiazda nie powstała w izolacji. Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest to, że zyskała masę w wyniku zderzenia lub połączenia z inną gwiazdą albo wchłonęła materię podczas formowania się czarnej dziury.
Burzliwa rotacja w przeszłości?
Co więcej, czerwony olbrzym obraca się znacznie szybciej (jeden obrót na 398 ziemskich dni) niż typowe gwiazdy w jego wieku. Ta szybka rotacja dodatkowo potwierdza teorię fuzji z przeszłości. Interakcje pływowe z towarzyszącą czarną dziurą mogą również przyczyniać się do rotacji, ale prędkość wskazuje na bardziej dramatyczne pochodzenie.
„Jeśli ten obrót jest prawdziwy, nie można go wytłumaczyć samą początkową prędkością rotacji gwiazdy” – mówi Joel Ong, stypendysta NASA Hubble. „Gwiazda musiała zostać wirowana w wyniku interakcji pływowych ze swoim towarzyszem, co jeszcze bardziej potwierdza pogląd, że ten układ ma złożoną historię”.
Kolejna tajemnica: uboga w metal gwiazda w Gaia BH3
Ten sam zespół zbadał inny układ czarnych dziur, Gaia BH3 (2000 lat świetlnych od Ziemi) i odkrył, że towarzysząca mu gwiazda była zauważalnie uboga w ciężkie pierwiastki („uboga w metale”). Co zaskakujące, w tej gwieździe nie ma oczekiwanych wahań, co jest zjawiskiem podważającym istniejące modele ewolucji gwiazd.
Brak zaobserwowanych drgań może świadczyć o wyjątkowych właściwościach wewnętrznych lub niezwykłej historii powstawania. Zespół planuje dalsze obserwacje za pomocą należącej do ESA sondy kosmicznej Gaia, aby potwierdzić wyniki związane z wstrząsami gwiazdowymi i udoskonalić wiedzę na temat tych dziwnych układów.
Te odkrycia pokazują, że układy podwójne z czarnymi dziurami są znacznie bardziej dynamiczne, niż wcześniej sądzono. Badając te interakcje, astronomowie mogą zdobyć nową wiedzę na temat ewolucji gwiazd, łączenia się galaktyk i powstawania czarnych dziur. Trwające badania obiecują odkryć jeszcze więcej na temat tętniącego życiem życia tych kosmicznych satelitów.
