Cechą, która szczególnie fascynuje fizyków w czarnych dziurach jest istnienie wokół nich tak zwanego horyzontu zdarzeń. Materia, wpadająca do czarnej dziury i przekraczająca granice horyzontu, traci szansę na ucieczkę z jej okolic – aby oddalić się od czarnej dziury musiałaby bowiem poruszać się z prędkością przekraczającą prędkość światła, co przeczyłoby teorii względności. Istnienie horyzontu zdarzeń wykorzystał angielsko-polski zespół do identyfikowania układów gwiazd, w których jednym z obiektów jest czarna dziura.

Zazwyczaj układy podejrzewane o tę własność identyfikuje się dzięki dochodzącej od nich silnej emisji źródeł rentgenowskich, wytwarzanej przez opadającą na czarną dziurę materię. O ile jednak nie ma niezależnych ocen masy czarnej dziury, nie można zazwyczaj wykluczyć ewentualności, że rozgrzana materia opada na również bardzo gęstą gwiazdę neutronową, posiadającą zamiast horyzontu zwykłą powierzchnię.

Materia opadająca na taką zwykłą gwiazdę zderza się z jej powierzchnią emitując dodatkowy, charakterystyczny błysk promieniowania. Tego proscesu nie obserwuje się w przypadku materii opadającej przez granicę horyzontu czarnej dziury. Różnica umożliwiła polsko-angielskiemu zespołowi badaczy – pracującemu obecnie w Anglii Markowi Gierlińskiemu z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika, oraz Christine Done z University of Durham, opracowanie metody pozwalającej na identyfikację układów, w których znajdują się czarne dziury.

Zadanie nie było jednak łatwe, ponieważ niemal każdy układ w którym jedna z gwiazd pochłaniała otaczającą go, świecącą w promieniowaniu X, emitował promieniowanie o specyficznych tylko dla siebie własnościach – rozróżnienie rodzaju pochłaniającego obiektu możliwe było głównie dla, łatwiejszych w analizie, słabo promieniujących obiektów o niewielkich ilościach opadającej na nie materii.

Pomimo tych komplikacji, badaczom udało się uprościć problem i opracować metodę mającą zastosowanie również dla aktywniejszych, jaśniej świecących układów gwiazd. Analiza widm olbrzymiej ilości widm układów rentgenowskich, obserwowanych w ciągu sześciu lat przez satelitę Rossi X-ray Timing Explorer, pozwoliła im na przebadanie większości możliwych kształtów widm. Jak sie okazało, odpowiedź na pytanie, jakiego rodzaju gwiazda pochłania wydzielającą promieniowanie X materię, umożliwia analiza dwóch wynikających z kształtu widma rentgenowskiego obiektu, parametrów – współczynników nachylenia widma dla małych i dużych energii.

Za opisywane za pomocą tych dwóch parametrów różnice kształtu analizowanych przez badaczy widm odpowiada włąśnie różnica własności fizycznych gwiazd neutronowych i czarnych dziur. Można więc powiedzieć, że analiza ta pozwala nam niemal bezpośrednio obserwować istnienie fascynującego horyzontu zdarzeń czarnych dziur.

Autor

Łukasz Wiśniewski