Astronomowie z Uniwersytetu w Southampton odkryli interesujący związek pomiędzy ogromnymi czarnymi dziurami znajdującymi się w centrach odległych galaktyk i ich niewielkimi kuzynami zamieszkującymi układy gwiazdowe w Drodze Mlecznej: wszystkie one grają tę sama melodię. Odkrycie przedstawił dr Phil Uttley w wykładzie “Muzyka czarnych dziur” na międzynarodowym sympozjum astronomicznym w Bristolu.

Ogromne czarne dziury o masach od miliona do miliarda mas słonecznych, lecz mniejsze niż rozmiary Układu Słonecznego znajdują się prawdopodobnie w większości galaktyk, w tym również w Drodze Mlecznej. Co jakiś czas gaz z centralnej części galaktyki opada w kierunku czarnej dziury. Uwalnia się przy tym ogromna ilość energii w postaci światła i innych rodzajów promieniowania elektromagnetycznego, w tym również promieniowania Roentgena pochodzącego z najbliższego otoczenia czarnej dziury, gdzie gaz jest najgorętszy.

Galaktyki w których zachodzi ten proces nazywa się galaktykami aktywnymi. Jednak płynące z nich promieniowanie X nie jest stale, lecz zmienia się prawdopodobnie na skutek zmian szybkości dopływu gazu. Promieniowanie X zmienia się w rożnych skalach czasowych od godzin do lat. W niektórych galaktykach zmiany te następują szybciej, w niektórych wolniej.

Przez ostatnie sześć lat dr Phil Uttley i prof. Ian McHardy z Uniwersytetu w Southampton wraz ze współpracownikami opracowywali dane z satelity Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) wystrzelonego przez NASA i monitorowali zmiany promieniowania rentgenowskiego wielu aktywnych galaktyk. Ich głównym celem było porównanie wolnych zmian promieniowania docierającego od tych obiektów ze znacznie szybszymi zmianami (o skali od milisekund do sekund), jakim podlega promieniowanie X czarnych dziur znajdujących się w układach podwójnych (są to układy gwiazd, w których czarna dziura “pożera” materię spływającą z gwiezdnego towarzysza).

Dt Uttley wyjasnia: “Zmiany promieniowania X aktywnych galaktyk i układów podwójnych gwiazd mogą być porównane do muzyki z krótkimi nutami (związanymi ze zmianami w małych skalach czasowych) i większymi zmianami tematu w dłuższych skalach czasowych. Zaobserwowaliśmy, że czas trwania pojedynczych nut i całych tematów w obu typach czarnych dziur rożni się mniej więcej milion razy. Innymi słowy – należy wziąć nagranie z układu podwójnego, odtworzyć je milion razy wolniej i uzyska się muzykę płynącą z centrum galaktyki“.

Od dawna sądzono, że pomimo wielkich różnic rozmiarów, najgłębsze obszary aktywnych galaktyk i układów gwiazdowych z czarną dziurą są w pewnym względzie podobne. Z teoretycznego punktu widzenia ma to sens, gdyż regiony te są zdominowane przez ogromną grawitację czarnych dziur i charakter źródła dostarczającego “pożywienia” ma mniejsze znaczenia.

Dr Uttley mówi: “Szybkość odtwarzania taśmy jest jedyną większą różnicą i wpływ na nią ma masa czarnej dziury. Większe obiekty wykazują wolniejszą zmienność. Można więc użyć szybkości zmian do pomiary ich mas“.

Autor

Michał Matraszek