Spelen met zwarte gaten is een riskante zaak, vooral voor een ster die pech heeft om er een te draaien. Eerst wordt de ster uitgerekt en dan wordt hij afgeplat als een pannenkoek. Deze actie zal de ster comprimeren die gewelddadige interne nucleaire explosies veroorzaakt, en schokgolven zullen door het gekwelde stellaire plasma golven. Dit leidt tot een nieuw type röntgenuitbarsting, die de enorme kracht onthult die de getijdenradius van een zwart gat heeft op de kleinere binaire broer of zus. Klinkt pijnlijk ...
Het is intrigerend om te proberen de dynamiek bij een superzwaar zwart gat te begrijpen, vooral wanneer een ster te dichtbij komt. Recente waarnemingen van een ver sterrenstelsel suggereren dat het materiaal dat uit een ster nabij het centrum van een galactische kern werd getrokken, een krachtige röntgenstraling veroorzaakte die weerkaatste vanuit de omringende moleculaire torus. Het onstuimige stellaire gas werd in de aanwasschijf van het zwarte gat gezogen en genereerde een enorme hoeveelheid energie als een uitbarsting. Of de ster al dan niet intact bleef gedurende de duur van zijn doodsspiraal in het superzware zwarte gat, is onbekend, maar wetenschappers hebben gewerkt aan een nieuw model van een ster die rond een zwart gat draait met een gewicht van een paar miljoen zonsmassa's (ervan uitgaande dat de ster kan het bij elkaar houden dat lang).
Matthieu Brassart en Jean-Pierre Luminet van het Observatoire de Paris-Meudon, Frankrijk, bestuderen de effecten van de getijdenradius op een ster die in een baan rond een superzwaar zwart gat cirkelt. De getijdenradius van een superzwaar zwart gat is de afstand waarop de zwaartekracht een veel grotere aantrekkingskracht zal hebben op de voorrand van de ster dan op de volgende rand. Deze enorme zwaartekrachtgradiënt zorgt ervoor dat de ster onherkenbaar wordt uitgerekt. Wat er daarna gebeurt, is een beetje vreemd. Binnen een paar uur zal de ster rond het zwarte gat zwaaien, door de getijdenradius en aan de andere kant. Maar volgens de Franse wetenschappers is de ster die naar buiten komt niet dezelfde als de ster die naar binnen ging. De vervorming van de ster wordt beschreven in het begeleidende diagram en wordt hieronder beschreven:
- (a) - (d): Getijdekrachten zijn zwak en de ster blijft praktisch bolvormig.
- (e) - (g): ster valt in de getijdenradius. Dit is het punt waarop het voorbestemd is om vernietigd te worden. Het ondergaat veranderingen in vorm, eerst "sigaarvormig", daarna wordt het geperst terwijl de getijdenkrachten de ster in zijn orbitale vlak plat maken tot de vorm van een pannenkoek. Tijdens deze "breekfase" zijn gedetailleerde hydrodynamische simulaties van schokgolfdynamica uitgevoerd.
- (h): Na rond het punt van dichtstbijzijnde benadering in zijn baan (perihelium) te hebben gezwaaid, kaatst de ster terug, verlaat de getijdenradius en begint uit te breiden. De ster laat het zwarte gat ver achter zich en breekt in gaswolken.
Terwijl de ster in de "breekfase" rond het zwarte gat wordt gesleept, wordt aangenomen dat de druk op de vervormde ster zo groot zal zijn dat overal intense nucleaire reacties zullen optreden, die hem tijdens het proces opwarmen. Dit onderzoek suggereert ook dat krachtige schokgolven door het hete plasma zullen reizen. De schokgolven zouden krachtig genoeg zijn om een korte (<0,1 seconde) warmtestoot te produceren (> 109 Kelvin) voortplantend van de kern van de ster naar zijn vervormde oppervlak, mogelijk met een krachtige röntgenstraling of gammastraaluitbarsting. Door deze intense verwarming lijkt het mogelijk dat het meeste van het stellaire materiaal zal ontsnappen aan de zwaartekracht van de zwarte gaten, maar de ster zal nooit meer hetzelfde zijn. Het wordt omgevormd tot enorme wolken turbulent gas.
Deze situatie is niet moeilijk voor te stellen als je kijkt naar het dichte stellaire volume in galactische kernen. In feite hebben Brassart en Luminet geschat dat er 0,00001 gebeurtenissen per melkwegstelsel kunnen zijn, en hoewel dit laag lijkt, kunnen toekomstige observatoria zoals de Large Synoptic Survey Telescope (LSST) deze explosies detecteren, mogelijk meerdere per jaar omdat het heelal transparant is tegen harde röntgen- en gammastraling.
Bron: Science Daily
