Hubble odkrywa gazowy dysk koło czarnej dziury, który nie powinien istnieć

Astronomowie zawsze są podekscytowani gdy znajdują coś, czego się nie spodziewali. Tym razem prowadząc obserwacje za pomocą kosmicznego teleskopu Hubble’a znaleźli dysk gazowy wirujący zaskakująco blisko czarnej dziury w sercu spiralnej galaktyki NG 3147.

To odkrycie jest wielką zagadką, ponieważ według obecnej wiedzy, dysku w ogóle nie powinno tam być. Jednakże jego obecność tak blisko czarnej dziury daje nam doskonałą sposobność do  przetestowania teorii względności Einsteina. “Nigdy wcześniej nie widzieliśmy efektów zarówno ogólnej jak i szczególnej teorii grawitacji w zakresie widzialnym z taką dokładnością” – powiedział Marco Ciaberge z ESA. „Dysk znajduje się tak blisko czarnej dziury, że prędkość i siła przyciągania grawitacyjnego wpływają na wygląd fotonów światła. Nie zrozumiemy otrzymanych danych jeśli nie uwzględnimy teorii względności” – dodaje Stefano Bianchi z Uniwersytetu Roma Tre.

Naleśnik czy pączek z dziurką?

W niektórych typach galaktyk, takich jak wybrana do obserwacji NGC 3147, istnieją tzw. czarne dziury głodujące. W pobliżu tego typu dziur nie ma wystarczającej ilości materii, którą mogłyby się karmić, więc teoretycznie cienka warstwa opadających kłębów materii zamiast tworzyć dysk akrecyjny w kształcie naleśnika, otacza czarną dziurę niczym donut, pączek z dziurką. Naukowcy teraz zachodzą w głowę, dlaczego w pobliżu głodującej czarnej dziury utworzył się dysk naśladujący znacznie potężniejsze dyski, występujące w pobliżu wysoce aktywnych galaktyk z wielkimi i przede wszystkim „żarłocznymi” czarnymi dziurami.

Galaktyka NGC 3147 (Źródło: hubblesite.org)

“Myśleliśmy, że to najlepszy kandydat do potwierdzenia, że poniżej pewnej jasności, dysk akrecyjny już nie powstaje – wyjaśnia Ari Laor z Izraelskiego Instytutu Technicznego Technion – Ale zobaczyliśmy coś nieoczekiwanego. Odkryliśmy gaz w ruchu posiadający właściwości, które można określić tylko jako wytworzone przez materię wirującą w cienkim dysku, bardzo blisko czarnej dziury”.

Modele aktywnych galaktyk do rewizji

Naukowcy wybrali tą galaktykę, aby potwierdzić wcześniej zaakceptowane modele aktywnych galaktyk słabej jasności – czyli tych których czarne dziury są na diecie ubogiej w materię. Modele te zakładają powstawanie dysku akrecyjnego w sytuacji, gdy ogromne ilości gazu są uwięzione i ściągane przez silne przyciąganie grawitacyjne czarnej dziury. Wówczas opadająca na nią materia emituje dużo światła, tworząc jasny obiekt zwany kwazarem występujący w towarzystwie dobrze odżywionych czarnych dziur. Gdy zaś czarna dziura przyciąga mniej materii, powstały dysk zaczyna się załamywać, zanika i zmienia strukturę.

“Nie spodziewaliśmy się, że w ogóle istnieje taki typ dysku jak obserwowany tu przeskalowany kwazar – tłumaczy Bianchi – To taki sam obiekt jaki widzimy w obiektach 1000 lub nawet 100000 jaśniejszych. Przewidywania obecnych modeli dynamiki gazów w bardzo słabo aktywnych galaktykach zdecydowanie zawiodły”.

Dysk jest tak głęboko osadzony w intensywnym polu grawitacyjnym czarnej dziury, że jego światło podlega modyfikacji zgodnie z teoriami względności Einsteina. Astronomowie otrzymali tym samym unikalną możliwość obserwacji procesów zachodzących w pobliżu czarnej dziury.

Nieoceniona rola kosmicznego teleskopu Hubble’a

Teleskop Hubble’a odnotował, że materia krążąca wokół czarnej dziury wiruje z prędkością większą niż 10% prędkość światła. Przy takich prędkościach gaz zdaje się jaśnieć podczas ruchu w kierunku Ziemi, lecz gdy się oddala traci jasność. Masa tej czarnej dziury została określona na 250 milionów mas Słońca.  Odnotowano również, że gaz znajduje się tak głęboko w studni grawitacyjnej, że światło dosłownie walczy o to, żeby się wydostać, rozciągając się do długości fal czerwonych.

Teleskop Hubble’a (Źródło: NASA)

Do przeprowadzenia obserwacji materii wirującej głęboko w dysku naukowcy wykorzystali Spektrometr Obrazujący Teleskopu Kosmicznego. „Bez Hubble’a nie bylibyśmy w stanie tego zobaczyć, ponieważ region jest słabo rozjaśniony – stwierdza Chiaberge – Jasność gwiazd w galaktyce zasłania wszystko co znajduje się w jej jądrze. Jeśli takie obserwacje prowadzone byłyby z Ziemi, dominujące światło pochodzące z gwiazd, zakłócałoby słabą emisję z jądra.”

Naukowcy mają nadzieję, że w przyszłości Hubble posłuży również do poszukiwania podobnych dysków w pobliżu czarnych dziur w innych galaktykach.

Najnowsze artykuły

Technologie kosmiczne w służbie zrównoważonego rozwoju – World Space Week Wrocław 2020

Tegoroczne kosmiczne wydarzenia World Space Week Wrocław odbędą się w formie zdalnej. Mimo zapewnień organizatorów o stacjonarnej formule wydarzenia, sytuacja w kraju...

Polak na końcu świata w RocketLab – rakietowym startupie na miarę SpaceX – Podcast #17

W tym odcinku moim gościem jest Marcin Stolarski, inżynier, który wyjechał do Nowej Zelandii, aby pracować w jednym z najciekawszych prywatnych startupów...

Woda na Księżycu powszechniejsza niż sądzono

Wody na Księżycu jest bardziej powszechna, niż dotychczas nam się wydawało. Znajduje się nie tylko w nieustannie zacienionych kraterach w okolicach księżycowego...

Sonda OSIRIS-REx pobrała próbkę z asteroidy Bennu

Próbka asteroidy zdobyta! Po blisko dwóch latach obserwowania, fotografowania i prowadzenia badań planetoidy Bennu amerykańska sonda OSIRIS-REx w późnych godzinach wieczornych 20...

Musk zapowiada misję Starshipa na Marsa w 2024 roku

Jestem pewien na 80%-90%, że w przyszłym roku Starship poleci na orbitę – zapowiedział Elon Musk na piątkowej konferencji stowarzyszenia Mars Society...

Więcej informacji

Leave A Reply

Please enter your comment!
Please enter your name here

Nie przegap ciekawych artykułów