Po raz pierwszy w historii zaobserwowano światło wyemitowane z tyłu czarnej dziury

Reklama

pon., 08/02/2021 - 08:30 -- MagdalenaL

Zdjęcie: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman

Jest to pierwszy rzut oka na tajemniczą drugą stronę tych ekstremalnych ciał niebieskich. 

Czarne dziury to dziwaczne, zagadkowe obiekty. Dzięki pierwszemu zdjęciu czarnej dziury — lub, mówiąc ściślej, cieniowi horyzontu zdarzeń — otrzymaliśmy pewien wgląd w to, jak tego typu obiekty wyglądają. Jednakże, tylna strona czarnych dziur zawsze była wielką tajemnicą. Niedawno jednak naukowcom udało się uwiecznić jej mały fragment, i to dzięki wykrywaniu promieniowania.

Korona

 

Pierwotnie astronomowie badali inną z osobliwych części czarnych dziur: ich korony. Kiedy obłoki gazów znajdą się w okolicach supermasywnej czarnej dziury, tworzą one wokół niej tak zwaną koronę, która emituje promieniowanie Roentgena. Okazało się, że to promieniowanie może zostać głębiej przebadane, aby lepiej scharakteryzować oraz zwizualizować czarną dziurę.

Gaz wewnątrz takiej korony jest niesamowicie gorący: może osiągnąć temperatury rzędu kilku milionów stopni Celsjusza. Jest to temperatura wystarczająco wysoka, aby dzielić elektrony atomów — w ten sposób powstaje namagnesowana plazma. Linie pola magnetycznego są uwięzione w silnej rotacji czarnej dziury, przez co napinają się i deformują tak długo, że w końcu zanikają. Ten proces jest na tyle porównywalny ze zjawiskami zachodzącymi w okolicach Słońca, że wspomniany obszar wokół czarnej dziury otrzymał taką samą nazwę: korona.

 

Przy pomocy teleskopów NuSTAR (NASA) oraz XMM-Newton (ESA) uczeni w swoim badaniu  poddali obserwacji czarną dziurę, znajdującą się w centrum galaktyki I Zwicky 1, odległej od Ziemi o około 800 milionów lat świetlnych. „Ta czarna dziura jest podobna do innych aktywnych supermasywnych czarnych dziur, znajdujących się w centrum Drogi Mlecznej”, mówi Elisa Constantini w wywiadzie z portalem Scientas.nl. Czarna dziura w galaktyce I Zwicky 1 była w trakcie intensywnej emisji promieni Roentgena, kiedy to naukowcom rzucił się w oczy interesujący wzorzec. Zaobserwowali oni mianowicie serię rozbłysków rentgenowskich — ekscytujące, jednak nie niespotykane. Trwało to aż do momentu, w którym w jednym z teleskopów nagle można było zauważyć coś, co faktycznie było niespodziewane — kilka rozbłysków rentgenowskich, które były słabsze, powolniejsze, a ponadto długość ich fali była zupełnie inna niż tych wcześniejszych.

 

Tylna strona

 

Zespół naukowców dokonał ciekawego odkrycia. Słabsze promienie Roentgena okazały się mianowicie tymi samymi promieniami, co wcześniej, jednakże pochodzącymi z tylnej strony czarnej dziury.  To promieniowanie jest pierwotnie emitowane z okolic korony czarnej dziury jako promieniowanie rentgenowskie. Następnie promienie odbijają się jak swego rodzaju „echo” od dysku akrecyjnego, wirującego wokół czarnej dziury. To właśnie dzięki temu zjawisku naukowcom udało się po raz pierwszy zarejestrować namiastkę tego, co pochodzi z tylnej części tego niezwykłego obiektu. „Mimo że jesteśmy przyzwyczajeni do tego, że dyski akceleracyjne często emitują różnego rodzaju promieniowania oraz do ich kapryśnego zachowania, był to pierwszy raz, kiedy mogliśmy wykorzystać te rozbłyski, aby zlokalizować tylną stronę systemu, który tworzy czarna dziura”, mówi Constantini.

Dzięki temu badaniu będzie możliwym poszerzenie naszej dotychczasowej wiedzy o tajemniczych obiektach, jakimi są czarne dziury. „Naszymi aparatami rentgenowskimi nie możemy jeszcze wykonać żadnych szczegółowych zdjęć czarnej dziury, ani też jej bezpośredniego otoczenia”, twierdzi Constantini. „Ale z teorii względności Einsteina wiemy, że światło wokół czarnej dziury zakrzywia się. Jednak nawet w takiej sytuacji światłu wyemitowanemu zza czarnej dziury udaje się dotrzeć do naszych teleskopów. Ta obserwacja przedstawia w nowy sposób teorię dotyczącą tego, jak zachowuje się światło w bardzo silnym polu grawitacyjnym.”

 

Dysk akceleracyjny

 

Według Constantini, to badanie może rozpocząć zupełnie nowy rozdział w historii prac badawczych nad dyskami akceleracyjnymi. „Dyski akceleracyjne wokół supermasywnych czarnych dziur mają dziwaczny temperament”, opowiada. „Mogą wzburzyć się na zarówno parę sekund, jak i kilka lat, tylko po to, aby nagle znów ucichnąć. Bardzo często nie ma na to dobrego wyjaśnienia. Dzięki naszym obserwacjom byliśmy w stanie pokazać — z pomocą różnych modeli oraz tez — że te silne rozbłyski zawierają kluczowe informacje na temat formy oraz struktury dysków wokół czarnych dziur. Od teraz na każdą tego typu wzmożona aktywność w tym rejonie będziemy mogli spojrzeć świeżym okiem.”

 

Naukowcy mają nadzieję, że w przyszłości będą mogli przyjrzeć się czarnym dziurom w jeszcze większym detalu — z pomocą nowego teleskopu rentgenowskiego Athena, który zostanie uruchomiony w 2031 roku. Wyczekują oni także innych, bardziej intuicyjnych teleskopów. „Mamy nadzieję, że w przyszłości będziemy mogli się posługiwać teleskopami rentgenowskimi, z pomocą których będziemy w stanie wykonywać także zdjęcia dysków akceleracyjnych czarnych dziur”, mówi Constantini. „Z takim sprzętem moglibyśmy definitywnie potwierdzić lub odrzucić nasze teorie.”

Autor: 
Vivian Lammerse, tłum. Julia Lewandowska
Dział: 

Reklama