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