Małe, pradawne czarne dziury mogą wpaść do wnętrza gwiazdy – wskazują kosmologiczne teorie. Naukowcy sprawdzili, jak taka gwiazda będzie wyglądała, a wynik zaskakuje.
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.(PAP)
Marek Matacz
mat/ agt/