Krok bliżej do tajemnicy czarnych dziur

W nietypowej, pełnej masywnych gwiazd, gromadzie Westerlund 1, odległej o około 16 tysięcy lat świetlnych od Ziemi, w gwiazdozbiorze Ołtarza (widocznym na półkuli południowej) odkryto magnetar, którego nie powinno tam być. Magnetar to odmiana gwiazdy neutronowej, posiadająca bardo silne pole magnetyczne i wysyłająca błyski promieniowania gamma i rentgenowskiego. Wszystkie gwiazdy neutronowe powstają, kiedy gwiazda wypali już swoje paliwo wodorowe i helowe. Bez tej energii nie potrafi już przeciwstawić się siłom grawitacji i traci stabilność. Kiedy jej płaszcz rozdyma się i eksploduje w postaci supernowej, jądro zapada się, atomy zostają zmiażdżone grawitacją, eletrony i protony zbijają się, tworząc neutrony - powstaje gwiazda neutronowa lub magnetar. Taki los czeka gwiazdy o średnicy od 8 do 20 mas naszego Słońca.

Kiedy oszacowano wiek odkrytego magnetara, pojawiło się jednak zaskoczenie. Wiek można było ocenić łatwo - wszystkie gwiazdy w tej gromadzie są rówieśnikami. Długość życia gwiazdy zależy od jej masy, można więc łatwo wyliczyć masę gwiazdy przed jej śmiercią. Gwiazda, z której powstał odkryty magnetar, miała masę czterdzieści razy większą niż Słońce. Ależ to niemożliwe - okrzyknęli astronomowie.

Kiedy gwiazda posiada masę równą dwudziestu - dwudziestu pięciu mas Słońca (lub oczywiście większą), jej zapadanie nie kończy się na fazie gwiazdy neutronowej. Pole grawitacyjne takiej ilości masy jest tak duże, że powstaje czarna dziura. Czemu nie powstała ona tutaj, skąd w miejsce czarnej dziury wziął się magnetar? Czy potrzeba znów zmieniać teorie na temat czarnych dziur?

Dr Negueruela z University of Alicante oraz dr Ben Ritchie z Open University w swoim studium zaproponowali wyjaśnienie tej zagadki. Jak wyliczyli, supermasywna gwiazda tego rodzaju mogła uniknąć losu czarnej dziury, jeśli przed końcem życia pozbyłaby się 90% swojej masy. Jedynym znanym sposobem na to jest oddanie swojej materii towarzyszowi, jeśli gwiazda była elementem układu podwójnego, tzw. półrozdzielonego. Dostatecznie masywny towarzysz (mający mniejszy rozmiar niż sfera jego „dominacji" grawitacyjnej, czyli tzw, powierzchnia Roche'a) mógłby odebrać gwieździe wystarczającą część masy, żeby zmienić zakończenie jej żywota.

Praca, zamieszczona w periodyku Astronomy and Astrophysics, zyskała uznanie za solidne poparcie wywodów obliczeniami, bez uciekania się do trudnych do weryfikacji teorii.

magnetar gwiazda neutronowa czarna dziura Westerlund 1 układ podwójny Ben Ritchie Negueruela