• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Gorąca materia nie zawsze skazana jest na zniszczenie

    04.04.2011. 16:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    W toku obserwacji promieniowania gamma prowadzonych w ramach projektu Integral Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) wykryto niedawno super gorącą materię zaledwie na milisekundy przed jej zniknięciem w czarnej dziurze. Czy uległa zniszczeniu? Astronomowie są przekonani, że część materii może salwować się wielką ucieczką.

    Eksperci twierdzą, że przebywanie w pobliżu czarnej dziury każdemu działałoby na nerwy. Cząstek i promieniowania jest w kosmosie pod dostatkiem, a ogromne burze cząstek ulegają zniszczeniu niemal z prędkością światła. Efektem tego jest wzrost temperatury o miliony stopni.

    W normalnych warunkach cząstki pokonują ostatnią odległość w zaledwie milisekundę. Ale niewielka ich część może tak naprawdę być w stanie "uratować się". Nowe obserwacje przeprowadzone w ramach projektu Integral umożliwiły naukowcom ustalenie, że ten bezładny region jest poprzetykany polami magnetycznymi. Po raz pierwszy astronomom udało się zidentyfikować pola magnetyczne w sąsiedztwie czarnej dziury. Partnerzy projektu Integral wykazali, że są to wysoce ustrukturyzowane pola magnetyczne, tworzące tunel ucieczki dla niektórych cząstek przeznaczonych na niemal już pewne unicestwienie.

    Philippe Laurent z Centre d'Etudes Nucléaires de Saclay (CEA Saclay) we Francji wraz z kolegami dokonał tego odkrycia badając pobliską czarną dziurę, Łabędź X-1, która wyrywa kolejne kawałki z towarzyszącej jej gwiazdy i żywi się jej gazem.

    Prace naukowców pokazują, że pole magnetyczne jest tak silne, iż jest w stanie wyrwać cząstki spod kontroli grawitacyjnej czarnej dziury i kierować je na zewnątrz. W ten sposób strumienie materii zostają ostatecznie wyrzucane w kosmos. Naukowcy twierdzą, że cząstki w tych strumieniach są wciągane w spiralne trajektorie w czasie uwalniania się z pola magnetycznego. Ma to wpływ na właściwości światła ich promieniowania gamma, co eksperci nazywają polaryzacją.

    Promieniowanie gamma jest identyfikowane jako fala, której orientacja określana jest jako jej polaryzacja. Szybkie cząstki poruszające się ruchem spiralnym w polu magnetycznym generują pewnego rodzaju światło zwane przez astronomów "emisją synchrotronową" o charakterystycznym schemacie polaryzacji. To właśnie tę polaryzację naukowcy odkryli w promieniowaniu gamma. A to nie lada wyczyn.

    "Musieliśmy wykorzystać niemal wszystkie obserwacje Łabędzia X-1, jakie kiedykolwiek zostały przeprowadzone w toku projektu Integral, aby dokonać tego odkrycia" - mówi dr Laurent.

    Regularne obserwacje czarnej dziury prowadzone przez okres 7 lat dały w sumie ponad 5 mln sekund czasu obserwacji, co można porównać do robienia zdjęcia z czasem ekspozycji wynoszącym ponad 2 miesiące. Zespół zebrał je wszystkie razem, aby uzyskać taką ekspozycję.

    "Nadal nie wiemy dokładnie, w jaki sposób wpadająca materia zamienia się w strumienie. Stanowi to przedmiot poważnej debaty między teoretykami, a te obserwacje pomogą im wypracować swoją opinię" - wyjaśnia dr Laurent.

    Wcześniej naukowcy rozpoznawali strumienie wokół czarnych dziur za pomocą radioteleskopów. Jednak nie były one w stanie przyjrzeć się czarnym dziurom na tyle szczegółowo, aby ustalić, w jakiej odległości od czarnej dziury powstają strumienie. I to właśnie stanowi wyróżnik ostatnich badań.

    "Odkrycie spolaryzowanej emisji ze strumienia czarnej dziury jest jedynym w swoim rodzaju osiągnięciem, które dowodzi, że projekt Integral, zajmujący się pasmem wysokoenergetycznym w szerokim spektrum misji naukowych ESA, stale dostarcza kluczowych wyników po ponad ośmiu latach od swojego uruchomienia" - zauważa Christoph Winkler, naukowiec z ESA pracujący nad projektem Integral.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Orbita fotonowa - szczególna orbita fotonu wokół czarnej dziury, która charakteryzuje się tym, że odległość fotonu od centrum pola grawitacyjnego nie ulega zmianie w trakcie ruchu. Fotony krążą po takiej orbicie nie oddalając się ani nie zbliżając do czarnej dziury. W przypadku nierotującej czarnej dziury (rozwiązanie Schwarzschilda), orbita fotonowa znajduje się w odległości 1,5 promienia Schwarzschilda od centrum grawitacji, czyli wyraźnie ponad horyzontem czarnej dziury. Jest to orbita kołowa o najmniejszym możliwym promieniu – cząstki materialne mają orbity kołowe o promieniu zawsze większym od orbity fotonowej. Orbita fotonowa jest niestabilna, najmniejsze zaburzenie w ruchu fotonu spowoduje jego ucieczkę do nieskończoności lub spadnięcie pod horyzont czarnej dziury. Jeżeli czarna dziura rotuje (rozwiązanie Kerna), to ruch fotonu w płaszczyźnie równikowej zależy od tego, czy foton krąży po orbicie zgodnej czy przeciwnej do kierunku rotacji czarnej dziury. Istnieją wówczas dwie orbity fotonowe. Istnienie całej sfery orbit fotonowych nie tylko w płaszczyźnie równikowej, badał Teo (2003).

    INTEGRAL (od ang. International Gamma Ray Astrophysics Laboratory) – sztuczny satelita służący do obserwacji źródeł promieniowania gamma we Wszechświecie. Jest misją Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) w kooperacji z Rosją i Stanami Zjednoczonymi.

    INTEGRAL (od ang. International Gamma Ray Astrophysics Laboratory) – sztuczny satelita służący do obserwacji źródeł promieniowania gamma we Wszechświecie. Jest misją Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) w kooperacji z Rosją i Stanami Zjednoczonymi.

    Event Horizon Telescope (EHT) – program naukowy, którego zadaniem jest obserwacja przestrzeni kosmicznej znajdującej się w bezpośredniej bliskości czarnej dziury z rozdzielczością kątową porównywalną do rozmiarów horyzontu zdarzeń czarnej dziury. Celem obserwacji będzie m.in. znajdująca się w centrum Drogi Mlecznej czarna dziura Sagittarius A*. Sagittarius A* jest przynajmniej 30 razy większa od Słońca, ale widziana z Ziemi ma rozmiary kątowe takie same jak pomarańcza na Księżycu oglądana z Ziemi. Obserwacje tak niewielkiego obiektu w zakresie fal milimetrowych i submilimetrowych będą wymagały niespotykanej jak dotąd precyzji i koordynacji obserwacji.

    Ergoobszar, zwany też ergosferą – to obszar dookoła wirującej czarnej dziury, znajdujący się na zewnątrz sfery wyznaczonej przez horyzont zdarzeń w rozwiązaniu Kerra, gdzie wartość grawitacji staje się nieskończona. Im szybszy obrót wokół własnej osi, tym dalej znajduje się ergoobszar od horyzontu. Gdy rotacja czarnej dziury znika, wówczas znika również ergosfera i właściwym jest opis Schwarzschilda.

    Ergoobszar, zwany też ergosferą – to obszar dookoła wirującej czarnej dziury, znajdujący się na zewnątrz sfery wyznaczonej przez horyzont zdarzeń w rozwiązaniu Kerra, gdzie wartość grawitacji staje się nieskończona. Im szybszy obrót wokół własnej osi, tym dalej znajduje się ergoobszar od horyzontu. Gdy rotacja czarnej dziury znika, wówczas znika również ergosfera i właściwym jest opis Schwarzschilda.

    Kilonova – zjawisko astronomiczne polegające na zderzeniu dwóch gwiazd zdegenerowanych (np. gwiazd neutronowych) lub gwiazdy neutronowej i czarnej dziury, najprawdopodobniej będące odpowiedzialne za bardzo krótkie rozbłyski gamma. W wybuchach typu kilonova wytwarzane są bardzo duże ilości ciężkich metali w ramach procesu r.

    Dodano: 04.04.2011. 16:49  


    Najnowsze