Czy gwiazda może "zjeść" czarną dziurę?

Istnieje bardzo małe prawdopodobieństwo, że nowo formująca się gwiazda mogłaby przechwycić niewielką pradawną czarną dziurę, która następnie zajęłaby centrum gwiazdy. Teoretycznie istnieje jednak taka możliwość, więc naukowcy przyglądają się zagadnieniu.

Gwiazda mogąca pochłonąć czarną dziurę nazywana jest gwiazdą Hawkinga, od nazwiska wybitnego brytyjskiego fizyka Stephena Hawkinga, który po raz pierwszy zaproponował ten pomysł w artykule w latach 70. ubiegłego wieku. Czarna dziura ukryta we wnętrzu takiej gwiazdy rosłaby z niedużą prędkością, ponieważ zasilanie jej przez tworzący gwiazdę gaz byłoby ograniczane przez jego naturalną ucieczkę z gwiazdy. Międzynarodowy zespół badaczy stworzył nowy model ewolucji takich obiektów o różnych masach początkowych czarnych dziur i o różnych scenariuszach ich wzrostu w centrach gwiazd. Badanie w formie preprintu, czyli wstępnej wersji publikacji naukowej, ukazało się niedawno w serwisie arXiv.

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

Czarne dziury, o których wspomniała autorka, miały się uformować krótko po Wielkim Wybuchu - niektóre miały mieć zaledwie masę asteroidy, a inne - tysięcy mas Słońca. Mogą przy tym stanowić znaczną część tzw. ciemnej materii, a także stawać się zalążkami supermasywnych czarnych dziur położonych w centrach galaktyk.

Wyniki badań zaskoczyły naukowców. 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 - mówił 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 - dodał.

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, czyli 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 - asterosejsmologii, 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 - zauważył 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 - dodał.