Nowy gatunek czarnych dziur?  16.04.2004

Astrofizycy są na tropie całkiem nowego gatunku czarnych dziur. Jednak może to, co widzą, to tylko... polski pączek

W ostatnich latach astrofizycy zdobyli dowody na to, że w centrum Drogi Mlecznej rozbłyskującej światłem tysięcy gwiazd na naszym nocnym niebie znajduje się olbrzymia czarna dziura, która pochłania (i już więcej nie wypuszcza) zarówno materię, jak i światło. Dzieli nas od niej zaledwie 25 tys. lat świetlnych, a jej masa jest kilka milionów razy większa od masy Słońca. Wiele innych galaktyk (niektórzy astrofizycy sądzą, że wszystkie) również ma w samym środku takie supermasywne czarne dziury. To nie wszystko. Jeszcze w latach 70. zdobyto przesłanki świadczące o istnieniu w przestrzeni kosmicznej dużo mniejszych dziur kryjących w sobie masę ledwie kilka, kilkanaście razy większą od Słońca.

Jak przedziurawić galaktykę

Do niedawna wydawało się, że nie ma żadnych innych czarnych dziur w obserwowanym Wszechświecie. - Ostatnio odkryto jednak w sąsiednich galaktykach bardzo jasne, szybkozmienne, punktowe źródła promieniowania rentgenowskiego, tzw. ULX - mówi prof. Marek Abramowicz z Uniwersytetu Chalmersa w Göteborgu. - Niektórzy astrofizycy sądzą, że może to być zupełnie nowy typ czarnej dziury o "pośredniej masie" od kilkuset do kilku tysięcy mas Słońca.

Kłopot w tym, że do tej pory nie znano żadnego scenariusza, żadnego splotu kosmicznych zdarzeń, który mógłby prowadzić do narodzin takich tworów.

Powstawanie małych dziur nie stanowi tajemnicy. Przyczyną jest wypalenie się i śmierć bardzo masywnej gwiazdy, co najmniej dziesięć razy cięższej od Słońca. Taka gwiazda, w której gasną reakcje jądrowe, nie jest w stanie utrzymać ciężaru swych zewnętrznych warstw. Gwałtownie zapada się, eksploduje jako supernowa, po czym kurczy... aż do czarnej dziury.

Łatwo też wyobrazić sobie, jak powstają superdziury tkwiące w centrach galaktyk. Jest tam tłoczno od gwiazd, ich gęstość może więc przekroczyć krytyczną wartość. - Mogły też powstać od razu z pierwotnego obłoku materii, z jakiego tworzyła się cała galaktyka, a potem jeszcze powiększać się w miarę połykania gwiazd spadających do centrum galaktyki - dodaje prof. Andrzej Zdziarski z Centrum Astronomicznego Mikołaja Kopernika w Warszawie.

Czarny koniec supergwiazdy

Ale skąd mogły się wziąć hipotetyczne czarne dziury "wagi średniej"? Dostrzeżono je w gromadach młodych gwiazd, daleko od zatłoczonego centrum, na obrzeżach galaktyk. Szansa, że dwie lekkie czarne dziury spotkają się tam i połączą w jedną większą, jest niezwykle małe.

Odpowiedź znalazł Simon Portegies Zwart z Uniwersytetu Amsterdamu i jego koledzy. W najnowszym "Nature" wyliczają, jak mogło dojść do narodzin nowego typu czarnych dziur. - Pokazują, że ciężkie gwiazdy (o masach rzędu stu mas Słońca) mogą spadać do centrum gromady młodych gwiazd w wyniku grawitacyjnego tarcia - wyjaśnia prof. Zdziarski. - W pobliżu centrum ciężkie gwiazdy będą się zderzały pomiędzy sobą, tworząc supergwiazdę o masie rzędu tysiąca mas Słońca. Gwiazda taka ma jednak bardzo krótki czas życia i szybko zapada się, tworząc masywną czarną dziurę. A ona z kolei może złapać w swoje pole grawitacyjne inną gwiazdę, tworząc układ podwójny emitujący obserwowane promieniowanie rentgenowskie typu ULX - dodaje uczony.

Sir i pączki w kosmosie

- To mocny, ale czysto teoretyczny argument na rzecz pośrednich czarnych dziur - komentuje prof. Abramowicz. I przypomina, że zdaniem wielu astrofizyków istnieje też inne wytłumaczenie dla promieniowania ULX.

- Może to być "polski pączek" - mówi.

Pączek?!

- To niewielka czarna dziura, którą otacza gęsty obłok spadającej materii - wyjaśnia uczony. Zanim materia zniknie we wnętrzu dziury, emituje promieniowanie rentgenowskie, ale przedziera się ono przez obłok tylko dwoma wąskimi strumieniami wzdłuż osi rotacji. Jeśli taki skoncentrowany strumień przez przypadek celuje w Ziemię, to możemy mylnie przypuszczać, że to silne promieniowanie pochodzi z otoczenia ogromnej czarnej dziury o masie setek lub tysiąca słońc.

- Nazwę "polski pączek" (polish doughnut) dla grubych dysków akrecyjnych wprowadził Sir Martin Rees z Cambridge, bo taki scenariusz opracowali teoretycznie w latach 80. w Warszawie prof. Bohdan Paczyński i kilku jego współpracowników - Michał Jaroszyński, Marek Sikora, Maciek Kozłowski i ja - dodaje prof. Abramowicz.

Źródło Gazeta.pl