Zdjęcia rentgenowskie zdradzają tajemnice czarnych dziur :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Astrofizycy potwierdzają istnienie czarnej dziury o masie większej niż Słońce

Astronomowie potwierdzają lokalizację nowej klasy czarnej dziury

Czarne dziury aktywowane przez wewnątrzgalaktyczne siły

Wykład w warszawskim CAMK: Czarne dziury - wielkie i małe

"Ukryte" powierzchnie rzucają światło na czarne dziury

Polski wynalazek - urządzenie do szukania dziury w całym

Naukowcy zbliżyli się o krok do poznania dwóch największych tajemnic astrofizyki dzięki nowym obserwacjom prowadzonym za pomocą obserwatorium rentgenowskiego Chandra Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) - satelity kosmicznego wystrzelonego przez NASA w 1999 r., który umożliwia prowadzenie obserwacji z wykorzystaniem promieniowania rentgenowskiego, co jest niemożliwe w atmosferze Ziemi pochłaniającej te promienie.

Ostatnie zdjęcia rentgenowskie, na których widać przepływ gorącego gazu w kierunku czarnej dziury, umożliwiają wyjaśnienie dwóch podstawowych problemów współczesnej astrofizyki: w jaki sposób powiększają się czarne dziury i jak zachowuje się materia w ich silnej grawitacji. Naukowcy z uczelni wyższych w Alabamie, Kalifornii i Michigan w USA opublikowali wyniki swoich badań w czasopiśmie Astrophysical Journal Letters.

Zespół poddał analizie czarną dziurę znajdującą się w odległości około 32 mln lat świetlnych od Ziemi w centrum dużej galaktyki o nazwie NGC 3115. Chociaż wcześniejsze dane wskazywały na opadanie materii w kierunku czarnych dziur i na nie, to naukowcy nigdy wcześniej nie byli w stanie zobaczyć wyraźnego obrazu gorącego gazu w różnych odległościach od czarnej dziury.

Zdjęcia gorącego gazu wykonane w różnych odległościach od tej supermasywnej czarnej dziury umożliwiły astronomom zaobserwowanie krytycznego progu, za którym ruch gazu zaczyna być dominowany przez grawitację czarnej dziury, po to aby gaz ostatecznie wpadł do jej wnętrza. Ta odległość od czarnej dziury jest nazywana promieniem Bondiego.

"To ekscytujące odkryć tak wyraźny dowód na to, że gaz może znaleźć się w okowach masywnej czarnej dziury" - mówi Ka-Wah Wong z Uniwersytetu Alabama, naczelny autor badań. "Rozdzielczość obrazów z Chandry zapewnia unikalną możliwość pogłębienia wiedzy na temat przechwytywania materii przez czarne dziury na podstawie badania tego pobliskiego obiektu."

Gaz wpływający do czarnej dziury zostaje "ściśnięty" przez co staje się gorętszy i jaśniejszy. Zespół odkrył, że temperatura gazu zaczyna rosnąć w odległości około 700 lat świetlnych od czarnej dziury. Naukowcy byli następnie w stanie zmapować lokalizację promienia Bondiego. To sugeruje, że czarna dziura w centrum galaktyki NGC 3115 ma masę około dwa miliardy razy większą od Słońca, co oznacza, że jest najbliższą Ziemi czarną dziurą takiej wielkości.

Dane z obserwatorium Chandra ujawniają również, że zgodnie z przewidywaniami zespołu gaz w pobliżu czarnej dziury znajdującej się w centrum galaktyki jest gęstszy od gazu zlokalizowanego dalej. Na podstawie zaobserwowanych właściwości gazu i założeń teoretycznych zespół oszacował następnie, że każdego roku gaz o masie równej około 2% masy Słońca jest przeciągany przez promień Bondiego w kierunku czarnej dziury.

"Obecnie największa tajemnica astrofizyki dotyczy tego, jak obszar wokół masywnych czarnych dziur może pozostawać tak ciemny, kiedy jest tak dużo dostępnego paliwa, aby go rozświetlić" - mówi współautor Jimmy Irwin, naukowiec zaangażowany w badania. "Ta czarna dziura jest doskonałym upostaciowieniem tego problemu."

Istnieją dwa możliwe wyjaśnienia tej sprzeczności: pierwsze mówi, że znacznie mniej materii wpada tak naprawdę do czarnej dziury w porównaniu do tej poruszającej się wewnątrz promienia Bondiego, a według drugiego przekształcenie energii w promieniowanie jest znacznie mniej wydajne niż się zakłada.

Rozmaite modele opisujące przepływ materii do czarnej dziury przedstawiają odmienne przewidywania tempa wzrostu gęstości gazu zbliżającego się do czarnej dziury. Zespół ma teraz nadzieję, że Chandra wygeneruje precyzyjniejsze obserwacje w przyszłości i dostarczy astronomom potrzebnych danych do wykluczenia niektórych z tych modeli.

Za: CORDIS

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja 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). pełny tekst

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, ale istnienie samych czarnych dziur tego typu nie zostało jeszcze jednoznacznie potwierdzone, nie jest także do końca znany mechanizm, w jaki sposób tego typu obiekty mogą powstawać. pełny tekst

XTE J1650-500 układ podwójny w którym jednym ze składników jest czarna dziura. Układ został odkryty w 2001 w ramach programu Rossi X-ray Timing Explorer; masa czarnej dziury została zmierzona w 2008. Jest to najmniejsza ze wszystkich znanych czarnych dziur, jej masa wynosi zaledwie 3,8 (0,5) masy Słońca. pełny tekst

Mikrokwazar miniaturowa wersja kwazara. Mikrokwazary to gwiazdowe układy podwójne w naszej Galaktyce o wielu wspólnych cechach z kwazarami. Wykazują silną i zmienną emisje radiową, widoczny relatywistyczny dżet, i często efekt pozornej nadświetlnej ekspansji dżetu. Świecą też silnie 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 jednak masą czarne dziury w aktywnych galaktykach mają masę miliona/miliarda mas Słońca, a mikrokwazary obiekt centralny o masie do kilkunastu mas Słońca, a także źródłem kreującej materii w kwazarach jest to materia galaktyki macierzystej, w mikrokwazarach towarzysz. Procesy zachodzą jednak podobnie, a tylko ze względu na wielokrotnie mniejszą masę zachodzenie tych samych zjawisk jest wielokrotnie szybsze w mikrokwazarze: zjawiska zachodzące w mikrokwazarze w skali jednego dnia w kwazarze zajdą na przestrzeni tysięcy lat pełny tekst

Biała dziura hipotetyczne przeciwieństwo czarnej dziury. Według teorii biała dziura miałaby być obszarem, gdzie zarówno energia, jak i materia wypływają z osobliwości. Dotychczasowe badania nie potwierdziły istnienia białych dziur, choć niektórzy badacze uważają, że powstanie Wszechświata, czyli Wielki Wybuch mógł być w istocie przykładem takiego zjawiska. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".