Sort hull spiste stjerne

Astronomer har fersket et supermassivt sort hull i å ta en god jafs av en stjerne på størrelse med Sola, og spytte resten ut igjen.

Publisert

Teoriene har lenge fortalt oss at slike hendelser forekommer, men astronomene mener dette er beste beviset for fenomenet så langt.

Hendelsen forårsaket at senteret av den aktuelle galaksen flammet opp i et briljant utbrudd av røntgenstråler, flere tusen ganger lysere enn alle de milliarder stjernene i galaksen til sammen.

Alltid sulten

Det sorte hullet som nettopp har hatt seg et aldri så lite måltid, befinner seg rundt 700 millioner lysår fra Jorda. Det ligger som et smørøye midt i galaksen RX J1242-11, og astronomene har beregnet at det har en masse rundt 100 millioner ganger større enn vår egen sol.

Sorte hull er alltid sultne, men det kan være langt mellom serveringene. Det kan gå mellom 10 000 og én million år mellom hver gang et sort hull får sitt hovedmåltid; nemlig stjerner som rives i fillebiter når de kommer for nærme.

Oppdagelsen kan forklare hvorfor sorte hull i hjertet av galaksene - inkludert vår egen Melkeveien - fortsetter å vokse med alderen.

Ute av kurs

I kjernen av nesten alle galakser i hele universet finnes det et supermassivt sort hull. Disse objektene har millioner eller til og med milliarder så mye masse som vår egen stjerne Sola. Dermed har de også kraftige gravitasjonsfelt som tvinger nærliggende stjerner til å spinne rundt dem i vill fart, selv om de fleste av stjernene aldri faller inn i hullet. Du kan lese mer om sorte hull i artikkelen Hva er et sort hull?

En sjelden gang kan et møte mellom to stjerner føre til at én av dem kommer mer enn faretruende nær det sorte hullet. Når dette skjer, blir stjerna strukket til bristepunktet av det sorte hullets tidevannskrefter, og til slutt blir den revet opp til en strøm av gass.

Astronomene tror nettopp at den dødsdømte stjerna kom for tett innpå et supermassivt sort hull fordi nærkontakt med en annen stjerne kastet den ut av kurs.

- Denne uheldige stjerna forvillet seg rett og slett inn i feil nabolag, sier Dr Stefanie Komossa ved Max Planck Institute fir Extraterrestrial Physics i Tyskland, som har ledet den internasjonale forskergruppa.

Newton og Chandra

Tidligere observasjoner har antydet at stjerner kan bli ødelagt av sorte hull, og slike hendelser har til og med fått navnet “stellar tidal disruptions”. De nye resultatene er det første sterke beviset for at det faktisk skjer.

Dataene kommer fra den europeiske romfartsorganisasjonens (ESA) observatorium XMM-Newton og den amerikanske romfartsorganisasjonens Chandra X-ray Observatorium.

I 1992 kom et utbrudd av røntgenstråler like energisk som en supernovaeksplosjon fra den aktuelle galaksen. Innen mars 2001 hadde røntgenstrålene dempet seg med en faktor på 200, men var fremdeles mulig å registrere. Utbruddet ble stedfestet til galaksens kjerne. Mønsteret i røntgenstrålene passet den forventede signaturen av gass som spinner rundt i en flammende varm disk like før den forsvinner inn i et sort hull.

Tidevannskrefter

Når en stjerne blir revet i stykker av tidevannskrefter fra gravitasjonskreftene til et stort hull, er den stadig langt vekke fra hullets hendelseshorisont. Dette er grensen hvor ingenting som passerer kommer seg ut igjen - ikke en gang lyset. Derfor er det sorte hullet sort.

Før noe objekt kommer så langt, strekker og river tidevannskreftene det i biter. Det betyr at den delen av objektet som er nærmest det sorte hullet blir mer påvirket av tyngdekreftene fra det sorte hullet enn de delene av objektet som er lengre unna.

En astronaut som prøver å nærme seg et sort hull, vil altså bli strukket ut og revet i biter før han i det hele tatt kommer seg forbi hendelseshorisonten. For en stjerne kan vi veldig forenklet si at den delen som kommer nærmest det sorte hullet rett og slett kan bli revet av og forsvinne inn. Kreftene som ødela stjerna er et ekstremt eksempel på tidevannskrefter. En mye mildere versjon av disse kreftene får Månen til å dra i havene på Jorda slik at vi får tidevann.

Sky av gass

For den ulykksalige stjerna som det sorte hullet prøvde å gafle i seg, betyr det litt mer presist at den først ble strukket så hardt at den raknet og ble til en sky av gass på vill rundtur i disken som omgir det sorte hullet. Men bare en brøkdel av gassen kom inn i en slik bane at den faktisk ble gulpet ned av den mørke kjempen i galaksens midtpunkt.

"En stjerne kommer for nært et sort hull og blir til en sky av gass. Litt av gassen slukes av hullet, mens mesteparten kastes ut igjen i rommet. (Illustrasjon: ESA)"
"En stjerne kommer for nært et sort hull og blir til en sky av gass. Litt av gassen slukes av hullet, mens mesteparten kastes ut igjen i rommet. (Illustrasjon: ESA)"

Det sultne hullet fikk altså ikke tatt mer enn et lite stykke av den store stjernekaka. Forskerne har beregnet at bare en hundredel av gassen fra stjerna forsvant inn hullet - ikke dermed sagt at rasjonen i seg selv var liten.

Dette stemmer overens med teoretiske forutsigelser om at fremdriften til stjerna og energien i møtet med det sorte hullet vil forårsake at mesteparten av gassen fra den ødelagte stjerna slynges vekk igjen fra det sorte hullet. Fremdriften som den dødsdømte stjerna hadde, sendte altså resten av gassen tilbake ut i galaksen, mener astronomene.

Der spinner den nå rundt som en sky av gass i trygg avstand fra det sorte hullet. Den delen av gassen som ble slukt, ble varmet opp til flere millioner grader på veien inn. Energien som ble frigitt i denne prosessen er like stor som fra en supernova.

Legger på seg

Om det supermassive sorte hullet i vår egen galakse Melkeveien skulle få seg et lignende måltid, ville den resulterende røntgenstrålingen være 50 000 ganger kraftigere enn de sterkeste røntgenkildene i galaksen i dag. Det ville imidlertid ikke true jordkloden fordi vi er hele 25 000 lysår unna galaksens sentrum.

Antagelsen er at slike stjernemåltider er avgjørende for at modne galakser som Melkeveien skal klare å legge på seg i det hele tatt. Slike galakser har nemlig ikke mye ekstra gass i sine midtpunkt - det meste er allerede spist opp av det glupske hullet.

Forskernes resultater vil bli publisert i The Astrophysical Journal.

Lenker:

ESA: Giant black hole rips star apart
BBC: Huge black hole tears apart star
Science (krever abonnement): A black hole’s big gulp