Naukowcy z uczelni amerykańskich, Izraela, Niemiec i Holandii odkryli kilkanaście zjawisk związanych z oddziaływaniami pływowymi od sił grawitacyjnych czarnych dziur (ang. tidal disruption events). Są to sytuacje, w których gwiazda znajdująca się niedaleko czarnej dziury zostaje wciągnięta w pobliże i rozerwana przez siły pływowe. Gdy czarna dziura się w ten sposób "pożywia", wydzielane są ogromne ilości energii w szerokim zakresie fal elektromagnetycznych.

Rozerwania pływowe są wykrywane przez astronomów przy pomocy obserwacji w promieniowaniu widzialnym i rentgenowskim. Do tej pory znanych było kilkanaście błysków tego rodzaju w pobliskim Wszechświecie, związanych z rozerwaniem gwiazd. Nowe odkrycie podwoiło tę liczbę.

Dokonano tego, analizując dane w jeszcze innym zakresie promieniowania: podczerwieni. Zdarzenia rozerwania pływowego mogą wytwarzać także promieniowanie podczerwone, szczególnie, gdy zachodzą w galaktykach posiadających dużo pyłu. Pył zwykle pochłania i przesłania światło widzialne i promieniowanie rentgenowskie, ale także rozgrzewa się, wytwarzając promieniowania podczerwone. Udało się ustalić, że takie emisje w podczerwieni są oznakami wspomnianych przypadków rozrywania gwiazd przez czarne dziury.

Wcześniej, w pierwszej połowie ubiegłego roku, naukowcy informowali o wykryciu najbliższego zjawiska rozerwania pływowego, które nastąpiło w galaktyce NGC 7392 odległej o 137 milionów lat świetlnych. Dokonali tego na podstawie obserwacji w podczerwieni, co zachęciło zespół naukowy do dalszych poszukiwań w tym zakresie promieniowania. Przeszukano archiwum danych obserwacyjnych z projektu NEOWISE (druga część misji satelitarnego teleskopu podczerwonego WISE).

Przy pomocy odpowiedniego algorytmu wyselekcjonowano przypadki pasujące do wybuchów promieniowania podczerwonego. Następnie sprawdzono je z katalogiem pobliskich galaktyk odległych do 600 milionów lat świetlnych. Okazało się, że dane pasują do około 1000 galaktyk. Następnie każdy z sygnałów przeanalizowano dokładnie, aby odrzucić te, dla których przyczyną emisji w podczerwieni mogły być inne zdarzenia, takie jak supernowe albo aktywne jądra galaktyk. Ostatecznie wyselekcjonowano 18 przypadków pasujących do sygnałów generowanych przez rozrywanie gwiazd przez czarne dziury.

Jedną z konsekwencji odkrycia jest ustalenie, że zjawiska rozerwania pływowego nie zachodzą tylko w galaktykach, które kiedyś intensywnie formowały gwiazd, ale obecnie są spokojne. Jest to rzadki rodzaj galaktyk i wydawało się dziwne dlaczego głównie w nich obserwowano opisywane zjawiska. Teraz mamy potwierdzenie, że czarne dziury rozrywają gwiazdy też w innych rodzajach galaktyk.

Odkrycie rozwiązało też problem brakującej energii. Teoretyczne przewidywania wskazywały na emitowanie przez zjawiska rozerwania pływowego duże większej ilości energii niż obserwowano. Za różnicę może odpowiadać pył, który absorbuje promieniowanie widzialne, rentgenowskie, czy ultrafioletowe.

Podano także nowe oszacowania tempa, w jakich te zjawiska zachodzą w danej galaktyce. Zdarzają się raz na 50 tysięcy lat, co jest bliższe teoretycznym przewidywaniom niż oszacowania na podstawie dotychczasowych wyników obserwacji.

Publikacja opisująca wyniki badań ukazała się w czasopiśmie "Astrophysical Journal". (PAP)

cza/ zan/