• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Astronomowie potwierdzają lokalizację nowej klasy czarnej dziury

    09.09.2010. 17:17
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Nieco ponad rok temu europejscy i amerykańscy astronomowie odkryli w odległości milionów lat świetlnych czarną dziurę o wadze ponad 500 mas Słońca. Nazwali ją hiperjasnym źródłem rentgenowskim 1 (HLX-1). Teraz naukowcy z Francji, USA i Wlk. Brytanii przedstawiają światu dowód na oddalenie i jasność tego ultra jasnego źródła rentgenowskiego, potwierdzając, że rzeczywiście należy do pobliskiej galaktyki i wskazując na nową klasę czarnych dziur. Ich odkrycia, zaprezentowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal, wskazują, że HLX-1 nie stanowi części naszej galaktyki ani nie jest ogromną czarną dziurą w sercu odległej galaktyki tła.

    Astronomowie pracujący pod kierunkiem Uniwersytetu w Leicester, Wlk. Brytania, twierdzą, że HLX-1 jest najbardziej ekstremalnym członkiem grupy obiektów astronomicznych, jakie występują w galaktyce ESO 243-49 znajdującej się w odległości około 290 milionów lat świetlnych od naszej planety. Ich odkrycia faktycznie potwierdzają ekstremalną jaskrawość HLX-1, którą opisują jako "przewyższającą o współczynnik około 100 większość obiektów w swojej klasie oraz w przybliżeniu 10 razy wyższą od kolejnego najjaśniejszego ultra jasnego źródła rentgenowskiego".

    Zważywszy na najnowsze odkrycie astronomowie są zmuszeni do ponownego rozważenia swoich teorii na temat maksymalnej jaskrawości ultra jasnych źródeł rentgenowskich. Odkrycie daje również pewniejsze podstawy do twierdzenia, że w HLX-1 mogą rzeczywiście występować czarne dziury o pośredniej masie. Do tej pory naukowcy nie byli w stanie w wiarygodny sposób wykrywać tego typu czarnych dziur.

    W toku prowadzonych badań korzystano z Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), które mieści się w Chile. Dzięki VLT naukowcy potwierdzili wykrycie HLX-1 w paśmie fal optycznych i zmierzyli konkretną odległość do obiektu. Konkluzja jest taka, że HLX-1 znajduje się w galaktyce ESO 243-49 i nie jest galaktyką tła ani pierwszoplanową gwiazdą.

    Badania pokazują, że ultra jasne źródła rentgenowskie, takie jak HLX-1, mogą być jaśniejsze niż początkowo przypuszczano. Wiemy, że czarne dziury są tak zwarte i mają tak silne pole grawitacyjne, że nic, nawet światło, nie może się z nich wydostać.

    "Po naszym wcześniejszym odkryciu bardzo jasnego źródła rentgenowskiego, chcieliśmy dowiedzieć się, w jakiej odległości tak naprawdę się znajduje, aby obliczyć ile promieniowania wytwarza ta czarna dziura" - wyjaśnia dr Klaas Wiersema z Uniwersytetu w Leicester, naczelny autor artykułu.

    "Możemy zobaczyć na zdjęciach wykonanych za pomocą dużego teleskopu, że na miejscu źródła rentgenowskiego znajduje się słabe źródło optyczne, zlokalizowane blisko rdzenia dużej i jasnej galaktyki."

    "Podejrzewaliśmy, że to słabe źródło optyczne jest bezpośrednio powiązane ze źródłem rentgenowskim, ale aby zyskać pewność musieliśmy szczegółowo zbadać światło tego źródła za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu w Chile."

    Dr Wiersema zauważył, że VLT był w stanie dostarczyć zespołowi bardzo wysokiej jakości danych, umożliwiając oddzielenie światła ekspansywnej i jasnej galaktyki od światła słabego źródła optycznego.

    "Ku naszej wielkiej radości w uzyskanych wynikach zobaczyliśmy dokładnie to, na co mieliśmy nadzieję: wykryliśmy charakterystyczne światło atomów wodoru, które umożliwiło nam dokładny pomiar odległości do tego obiektu" - stwierdza. "To ostatecznie dowiodło, że czarna dziura jest rzeczywiście zlokalizowana w dużej, jasnej galaktyce, a HLX-1 jest najjaskrawszym ze znanych ultra jasnych źródeł rentgenowskich."

    Zespół planuje dalsze dochodzenie, czy istnieje więcej obiektów tak ekstremalnych jak HLX-1 i porównanie danych posiadanych na temat HLX-1 z dużymi, ultra jasnymi źródłami rentgenowskimi. Te informacje nie tylko pomogą dowiedzieć się, ile istnieje czarnych dziur o pośredniej masie, ale również ustalić ich faktyczną lokalizację.

    Istotny wkład w badania wnieśli eksperci z francuskiego Centre national de la recherche scientifique (CNRS) oraz Amerykańskiej Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) w USA.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Swift J1745-26 – czarna dziura o masie gwiazdowej znajdująca się w naszej Galaktyce, położona w gwiazdozbiorze Strzelca i odległa o dwadzieścia do trzydziestu tysięcy lat świetlnych od Ziemi. Obiekt został odkryty w 2012 po wcześniejszej detekcji nowej rentgenowskiej, analiza promieniowania rentgenowskiego emitowanego przez nową wykazała, że źródłem wybuchu jest czarna dziura należąca do rentgenowskiego układu podwójnego. Drugim składnikiem układu jest najprawdopodobniej podobna do Słońca gwiazda. Ultraintensywne źródło rentgenowskie (ULX od ang. ultraluminous X-ray source) – obiekt astronomiczny emitujący znacznie większe ilości promieniowania rentgenowskiego od jakiegokolwiek źródła pochodzenia gwiazdowego przy równocześnie mniejszej emisji od jasnych źródeł rentgenowskich powiązanych z supermasywnymi czarnymi dziurami znajdującymi się w jądrach galaktyk. Podwójna czarna dziura – układ podwójny złożony z dwóch związanych grawitacyjnie (orbitujących się wzajemnie) czarnych dziur. Układy tego typu mogą powstawać w czasie zderzeń galaktyk. Okrążając się wzajemnie, czarne dziury są bardzo silnym źródłem fal grawitacyjnych i w miarę utraty energii generowanej w właśnie w postaci fal grawitacyjnych zbliżają się coraz bardziej do siebie, aby ostatecznie zlać się w jedną czarną dziurę generując przy tym jeszcze potężniejszą falę grawitacyjną.

    PKS 0521-36 – galaktyka radiowa odległa o około miliard lat świetlnych od Ziemi, jedna z niewielu znanych galaktyk radiowych, która ma dżety widoczne zarówno w zakresie światła widzialnego jak i promieniowania radiowego. Uważa się, że źródłem dżeta jest supermasywna czarna dziura znajdująca się w jądrze galaktyki. Nowa rentgenowska (ang. X-ray nova lub Soft X-ray transient) – układ podwójny, złożony z małomasywnej gwiazdy oraz obiektu zwartego, którym może być gwiazda neutronowa bądź czarna dziura. Układ taki stanowi przejściowe źródło rentgenowskie, zmieniające się od stanu bardzo małej jasności (tzw. stan spokojny, ang. quiescent) do stanu o jasności rentgenowskiej wyższej o czynnik 100 – 10000. Emisja w stanie spokojnym jest tak trudna do zarejestrowania, że rozbłyskające źródło pojawia się jako "nowe" na niebie, stąd nazwa tego zjawiska. Rozbłyski w danym źródle powtarzają się typowo co kilkanaście lub więcej lat i tylko w kilku przypadkach zaobserwowano więcej niż jeden rozbłysk z danego źródła. Szybkie pojaśnienie następuje w skali kilku dni, zaś zanik jasności trwa kilka miesięcy.

    NGC 5408 X-1 – źródło rentgenowskie położone w galaktyce NGC 5408 w gwiazdozbiorze Centaura, odległe o 15,8 milionów lat świetlnych od Ziemi, przypuszczalny kandydat na czarną dziurę o masie pośredniej (IMBH). Rentgenowskie układy podwójne – klasa gwiazd podwójnych charakteryzujących się silną emisją promieniowania w zakresie rentgenowskim. Układ tworzy gwiazda zwarta - czarna dziura lub gwiazda neutronowa oraz towarzysz - gwiazda ciągu głównego. Emisja rentgenowska powstaje w wyniku opadania materii, czyli jej akrecji na gwiazdę zwartą, o silnym polu grawitacyjnym, co powoduje ogrzanie opadającej materii do wysokich temperatur, rzędu 10 K a nawet wyższych. Znanych jest kilkadziesiąt takich układów w naszej Galaktyce. Najjaśniejszym przedstawicielem tej klasy gwiazd jest źródło Cygnus X-1 (Cyg X-1).

    Galaktyka Seyferta – spiralna bądź nieregularna galaktyka zawierająca niezwykle jasne jądro, którego źródłem jest najprawdopodobniej czarna dziura, która może czasem przebić blaskiem całą otaczającą galaktykę. Emisja światła przez centralne jądro zmienia się w okresie mniejszym niż rok, co oznacza, że obszar emitujący musi mieć średnicę mniejszą niż rok świetlny. Nazwa tego typu galaktyk wywodzi się od astronoma Karla Seyferta, który badał je obszernie w latach 40. XX w. Galaktyki Seyferta należą do podklasy galaktyk aktywnych. Czarna dziura o masie pośredniej (ang. intermediate-mass black hole, IMBH) – czarna dziura o masie większej niż czarna dziura o masie gwiazdowej, ale mniejszej od supermasywnej czarnej dziury. Dotychczas (2012) odkryto szereg obiektów, które wykazują cechy IMBH.

    Mikrokwazar – obiekt podobny do kwazara, ale dużo mniejszy. Mikrokwazary to gwiazdowe układy podwójne w naszej Galaktyce o wielu wspólnych cechach z kwazarami. Wykazują silną i zmienną emisję radiową, widoczny relatywistyczny dżet, i często efekt pozornej nadświetlnej ekspansji dżetu. Znaczną część energii emitują w zakresie promieniowania rentgenowskiego. Są to jednak obiekty gwiazdowe, składające się z gwiazdy oddającej masę oraz gwiazdy zwartej – gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury - na którą gaz opada za pośrednictwem dysku akrecyjnego. Można je uważać za radiowo głośne układy rentgenowskie. Od kwazarów różnią się masą – czarne dziury w aktywnych galaktykach mają masę miliona lub nawet miliarda mas Słońca, a mikrokwazary – obiekt centralny o masie do kilkunastu mas Słońca. Różnią się także źródłem opadającej materii – w kwazarach jest to materia galaktyki macierzystej, w mikrokwazarach towarzysz. W obu typach obiektów zachodzą podobne procesy, jednak ze względu na wielokrotnie mniejszą masę przebieg tych samych zjawisk jest wielokrotnie szybszy w mikrokwazarze: zjawiska zachodzące w mikrokwazarze w skali jednego dnia w kwazarze zajdą na przestrzeni tysięcy lat.

    Czarna dziura – obszar czasoprzestrzeni, którego, z uwagi na wpływ grawitacji, nic, łącznie ze światłem, nie może opuścić. Zgodnie z ogólną teorią względności, do jej powstania niezbędne jest nagromadzenie dostatecznie dużej masy w odpowiednio małej objętości. Czarną dziurę otacza matematycznie zdefiniowana powierzchnia nazywana horyzontem zdarzeń, która wyznacza granicę bez powrotu. Nazywa się ją "czarną", ponieważ pochłania całkowicie światło trafiające w horyzont, nie odbijając niczego, zupełnie jak ciało doskonale czarne w termodynamice. Mechanika kwantowa przewiduje, że czarne dziury emitują promieniowanie jak ciało doskonale czarne o niezerowej temperaturze. Temperatura ta jest odwrotnie proporcjonalna do masy czarnej dziury, co sprawia, że bardzo trudno je zaobserwować w wypadku czarnych dziur o masie gwiazdowej bądź większych.

    Lokalizacja dźwięku – czynność, polegająca na określaniu położenia źródła dźwięku w przestrzeni oraz jego odległości od słuchacza. Fakt posiadania pary uszu umożliwia człowiekowi lokalizację źródła dźwięku. Lokalizacja jest dokonywana przez mózg na podstawie analizy głośności dźwięku docierającego do każdego ucha i porównanie obu sygnałów. Kierunek jest określany na podstawie różnic głośności. Miejsce (odległość do źródła dźwięku) może być rozpoznane tylko wówczas, gdy jest to dźwięk o znanej głośności, np. klakson samochodu, wołanie innego człowieka. SN 1996cr – nietypowa supernowa odkryta w 2001 przez Franza Bauera za pomocą teleskopu rentgenowskiego Chandra. Znajduje się w galaktyce spiralnej Circinus. Analiza archiwalnych zdjęć z teleskopu AAT sugeruje, że supernowa eksplodowała pomiędzy 28 stycznia 1995, a 15 marca 1996. Od momentu odkrycia ilość promieniowania rentgenowskiego pochodzącego ze źródła tej supernowej stale wzrasta. SN 1996cr to jedna z najjaśniejszych supernowych w paśmie radiowym i rentgenowskim oraz jednocześnie to jedna z pięciu najbliższych supernowych, której niezauważono wkrótce po wybuchu. Wykazuje ona wiele podobieństw do SN 1987A.

    Radiogalaktyka – galaktyka, która emituje bardzo silne fale radiowe. Radiogalaktyki to rodzaj aktywnych galaktyk o rozległej strukturze radiowej i dobrze widocznej strukturze gwiazdowej części galaktyki. Obraz radiowy radiogalaktyki tworzą obłoki radiowe stanowiące zazwyczaj najsilniejsze źródło fal, czasami widoczne jest także zwarte źródło centralne oraz dżety – wąskie struktury łączące jądro galaktyki z obłokami radiowymi. Obłoki radiowe nie pokrywają się z obserwowaną w świetle widzialnym strukturą galaktyki, i mogą być od niej wielokrotnie większe. Obserwowana emisja radiowa to świecenie energetycznych elektronów poruszających się w silnym polu magnetycznym radioobłoków (promieniowanie synchrotronowe). Do najbardziej znanych radiogalaktyk należą między innymi: Pierwotna czarna dziura (ang. primordial black hole, PBH) – hipotetyczny typ czarnych dziur, który mógł powstać tuż po Wielkim Wybuchu, w odróżnieniu od normalnych czarnych dziur nie powstały one w procesie zapadania grawitacyjnego, ale bezpośrednio z niezwykle gęstej materii powstałej po Wielkim Wybuchu, a jeszcze obecnej w pierwszej fazie ekspansji Wszechświata.

    Dodano: 09.09.2010. 17:17  


    Najnowsze