Za extrémní explozí hvězdy stojí velmi zvláštní rotující černá díra

V roce 2015 zaznamenal automatický přehlídkový systém pro detekci supernov ASAS-SN (All Sky Automated Survey for SuperNovae) mimořádný jev, který dostal označení ASASSN-15lh. Vědci dospěli k závěru, že se jedná o nejjasnější supernovu, jakou kdy pozorovali. Jev byl klasifikován jako „super-zářivá supernova“, tedy exploze mimořádně hmotné hvězdy v závěrečné fázi jejího života. Svou absolutní jasností dvakrát převýšila dosavadní rekordní explozi supernovy a v maximu vyzařovala 20× více světla než celá naše Galaxie.

Žádná supernova, ale rotující čená díra

„Po explozi jsme tento zdroj sledovali pravidelně celých deset měsíců a dospěli jsme k názoru, že je nepravděpodobné, aby se jednalo o mimořádně jasnou supernovu. Naše výsledky naznačují, že jev byl pravděpodobně způsoben rychle rotující černou dírou, která zničila hvězdu o nízké hmotnosti,“ vysvětluje Giorgos Leloudas.

Podle navrhovaného scénáře superhmotná černá díra sídlící v centru této galaxie roztrhala hvězdu o velikosti Slunce, která se přiblížila příliš blízko. Tento jev bývá označován jako slapové roztrhání a byl dosud pozorován jen asi desetkrát. Během procesu dochází k protahování tělesa hvězdy (někdy je pro popis této fáze používán termín „špagetifikace“) a následné rázové vlny kolidujících zbytků spojené s teplem vytvořeným během jejich akrece na černou díru vedou k intenzivnímu světelnému záblesku. Díky tomu tento jev skutečně může připomínat velmi jasnou supernovu, i když hvězda sama by se kvůli nízké hmotnosti nikdy supernovou nestala.

„Je zde řada nezávislých aspektů, které ukazují, že v případě tohoto jevu se skutečně jednalo o slapové roztržení a nikoliv o super-zářivou supernovu,“ vysvětluje spoluautor práce Morgan Fraser  z University of Cambridge.

Především se ukázalo, že během deseti měsíců po explozi nastaly tři dobře oddělené fáze celého jevu. Získaná data jako celek lépe odpovídají následkům slapového roztržení než explozi supernovy. Pravděpodobnost, že by se mohlo jednat o supernovu, dále snižuje zaznamenaný opětovný nárůst jasnosti na vlnových délkách ultrafialového záření, jakož i pozorované zvýšení teploty. Další problém je, že k jevu došlo v červené, hmotné a jinak neaktivní galaxii, což zdaleka není typické prostředí pro výskyt super-zářivé supernovy. K takovým jevům zpravidla dochází v modrých trpasličích galaxiích s intenzivními procesy formování nových hvězd.

Rotující černé „…ale“

Vysvětlení astronomů má ale jeden háček – proces slapového roztržení totiž není možné aplikovat, pokud dotyčná černá díra nerotuje. Rotaci černé díry je pochopitelně těžké dokázat, nicméně vědci jsou přesvědčeni, že v případě ASASSN-15lh skutečně šlo o slapové roztržení, které odehrálo se u rotující černé díry, navíc černé díry velmi specifických vlastností.

Hmotnost sledované galaxie naznačuje, že veleobří černá díra v jejím centru musí mít hmotnost alespoň 100 milionů Sluncí. A černá díra takové hmotnosti by za normálních okolností neměla být schopna trhat hvězdy vně svého horizontu událostí – tedy hranice, pod kterou je úniková rychlost nadsvětelná a kterou nic nemůže opustit. Pokud se však jedná o takzvanou Kerrovu rychle rotující černou díru, situace se změní a uvedené omezení zde neplatí.

„Přes veškerá data, která jsme získali, nemůžeme jev ASASSN-15lh se stoprocentní jistotou označit za slapové roztržení,“ dodává Giorgos Leloudas. „Je to však zdaleka nejpravděpodobnější vysvětlení.“