Un studiu a constatat că două dintre cele mai masive stele de contact găsite vreodată se vor ciocni în cele din urmă ca găuri negre.

Două stele masive care se ating într-o galaxie învecinată sunt pe cale să devină găuri negre care în cele din urmă se vor prăbuși împreună, generând ondulații în țesătura spațiu-timpului, potrivit unui nou studiu realizat de cercetătorii de la UCL (University College London) și de la Universitatea din Londra. Potsdam. .

Studiul este acceptat pentru publicare în jurnal Astronomie și astrofizicăa analizat o stea binară cunoscută (două stele care orbitează un centru de greutate reciproc) și a analizat lumina stelară obținută dintr-o combinație de telescoape terestre și spațiale.

Cercetătorii au descoperit că stelele, situate într-o galaxie pitică vecină numită Micul Nor Magellanic, sunt în contact parțial și fac schimb de material între ele, o stea hrănindu-se în prezent cu cealaltă. Ele orbitează reciproc la fiecare trei zile și sunt cele mai mari stele de contact (cunoscute sub numele de binare de contact) observate până în prezent.

Comparând rezultatele observațiilor lor cu modelele teoretice ale evoluției stelelor binare, ei au descoperit că, în modelul cel mai potrivit, steaua care este hrănită în prezent va deveni o gaură neagră și se va hrăni cu steaua ei însoțitoare. Steaua rămasă va deveni o gaură neagră curând după.

Aceste găuri negre se vor forma în doar 2 milioane de ani, dar apoi se vor orbite una pe cealaltă miliarde de ani înainte de a se ciocni cu o astfel de forță încât vor genera unde gravitaționale – ondulații în țesătura spațiu-timpului – care teoretic ar putea fi detectate cu instrumente. pe pamant.

Ph.D. Studentul Matthew Rickard (UCL Physics & Astronomy), autorul principal al studiului, a declarat: „Datorită detectorilor de unde gravitaționale Virgo și LIGO, zeci de fuziuni de găuri negre au fost detectate în ultimii câțiva ani. Dar până acum nu am observat. stele despre care se așteaptă să se prăbușească în găuri negre.” de această dimensiune și fuzionează pe o scară de timp mai scurtă sau chiar comparabilă în linii mari cu vârsta universului.”

„Cel mai potrivit model al nostru sugerează că aceste stele se vor contopi în găuri negre în decurs de 18 miliarde de ani. Găsirea stelelor pe această cale evolutivă în apropierea propriei noastre Cale Lactee ne oferă o oportunitate excelentă de a afla mai multe despre cum se formează aceste binare negre”.

Co-autor Daniel Pauli, Ph.D. Un student de la Universitatea din Potsdam a spus: „Această stea binară este cea mai masivă binar de contact observată până în prezent. Steaua mai mică, mai strălucitoare și mai fierbinte, de 32 de ori masa Soarelui, pierde în prezent masa față de însoțitorul său mai mare, care a de 55 de ori masa Soarelui nostru.”

Găurile negre pe care astronomii le văd cum se contopesc astăzi s-au format cu miliarde de ani în urmă, când universul avea niveluri mai scăzute de fier și alte elemente grele. Proporția acestor elemente grele a crescut pe măsură ce universul a îmbătrânit, făcând fuziunea găurilor negre mai puțin probabile. Acest lucru se datorează faptului că stelele cu o proporție mai mare de elemente grele au vânturi mai puternice și se explodează mai devreme.

Micul Nor Magellanic, bine studiat, situat la aproximativ 210.000 de ani lumină de Pământ, are, prin ciudățenia naturii, o șapte din abundența fierului și a altor metale grele din galaxia noastră Calea Lactee. În acest sens, imită condițiile din trecutul îndepărtat al universului. Dar, spre deosebire de galaxiile mai vechi, mai îndepărtate, ele sunt suficient de apropiate pentru ca astronomii să măsoare proprietățile stelelor simple și binare.

În studiul lor, cercetătorii au măsurat diferite benzi de lumină provenind de la steaua binară (spectroscopie), folosind date obținute pe mai multe perioade de timp de instrumentele de pe telescopul spațial Hubble al NASA și de Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) de pe Very Large Telescope al ESO. Chile, printre alte telescoape, cu lungimi de undă variind de la ultraviolet la lumină până la infraroșu apropiat.

Folosind aceste date, echipa a reușit să calculeze viteza radială a stelelor – adică mișcarea pe care le-au făcut spre noi sau departe de noi – precum și masa, luminozitatea, temperatura și orbitele lor. Apoi au corelat acești parametri cu cel mai potrivit model evolutiv.

Analiza lor spectrală a indicat că cea mai mare parte a atmosferei exterioare a stelei mai mici a fost îndepărtată de partenerul său mai mare. Ei observă, de asemenea, că raza ambelor stele depășește lobul Roche – regiunea din jurul stelei unde materia este legată gravitațional de acea stea – confirmând că o parte din materialul stelei mai tinere se revarsă în steaua însoțitoare.

Vorbind despre evoluția viitoare a stelelor, Rickard a explicat: „Cea mai tânără stea va deveni mai întâi o gaură neagră, în mai puțin de 700.000 de ani, fie printr-o explozie spectaculoasă numită supernovă, fie ar putea fi atât de masivă încât să se transforme într-o gaură neagră fără o explozie externă”.

„Vor fi vecini turbulenți timp de aproximativ trei milioane de ani înainte ca prima gaură neagră să înceapă să-și dezvolte partenerul și să se răzbune împotriva însoțitorului său”.

Pauli, care a făcut munca de modelare, a adăugat: „După doar 200.000 de ani, o clipă în termeni astronomici, steaua însoțitoare se va prăbuși și ea într-o gaură neagră. Aceste două stele masive vor continua să orbiteze una pe cealaltă, rotindu-se și rotindu-se la fiecare câteva zile. la miliarde de ani”.

„Ei vor pierde încet această energie orbitală prin emisia undelor gravitaționale până când se orbitează unul pe altul la fiecare câteva secunde, fuzionandu-se în cele din urmă împreună în 18 miliarde de ani cu o eliberare masivă de energie prin undele gravitaționale”.