Przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a udało się zidentyfikować źródło tajemniczego niebieskiego światła, które otacza supermasywną czarną dziurę w pobliskiej Galaktyce w Andromedzie. Choć intrygowało ono astronomów od blisko 10 lat, nowe odkrycie może jeszcze dodatkowo podnieść stopień tajemniczości.

Za emisję niebieskiego światła odpowiedzialny jest gorący dysk młodych gwiazd. Krążą one wokół czarnej dziury zupełnie jak planety w Układzie Słonecznym wokół Słońca. Astronomów wprawia w zakłopotanie znalezienie odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób ten obwarzankokształtny dysk mógł powstać tak blisko gigantycznej czarnej dziury. W tak wrogim środowisku, siły pływowe czarnej dziury powinny rozedrzeć materię, utrudniając tym samym powstawanie gwiazd z pyłu i gazu. Obserwacje mogą wnieść nowe dowody do wyjaśnienia aktywności w jądrach odległych galaktyk.

Poprzez zaobserwowanie dysku gwiazd, astronomowie znaleźli jednocześnie niepodważalny dowód na istnienie gigantycznych czarnych dziur. Dowód ten pozwala wykluczyć wszystkie alternatywne teorię na temat ciemnej materii w jądrze Andromedy, co do którego przez długi czas przypuszczano, że jest czarną dziurą.

Obserwowanie tych gwiazd jest jak oglądanie magika wyciągającego królika z kapelusza. Wiesz, że to się dzieje, ale nie masz pojęcia jak.” – powiedział Tod Lauer z National Optical Astronomy Observatory w Tucson w Arizonie. Wraz z Ralfem Benderem z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics w Garching w Niemczech oraz Johnem Kormendy’m z University of Texas w Austin wykonał on obserwacje, których wyniki 20 września opublikował Astrophysical Journal.

Dziwne niebieskie światło zostało po raz pierwszy zaobserwowane przez Ivana Kinga i jego współpracowników z University of Washington w 1995 roku. Użyto wówczas Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Zdaniem zespołu Kinga niebieskie światło miało pochodzić od jednej dużej gwiazdy lub być wynikiem bardziej egzotycznych przemian energetycznych. Trzy lata później Lauer i Sandra Faber z University of California w Santa Cruz ponownie wykorzystali HST w badaniach niebieskiego światła. Z ich obserwacji wynikało, że jego źródłem jest gromada niebieskich gwiazd.

Nowe obserwacje wykonane przy wykorzystaniu spektrografu STIS ujawniły, że źródłem promieniowania jest ponad 400 gwiazd powstałych około 200 milionów lat temu. Znajdują się one w ciasnym dysku o średnicy około roku świetlnego. Znajduje się on w środku eliptycznego pierścienia starszych, chłodniejszych i bardziej czerwonych gwiazd, który dostrzeżono już podczas wcześniejszych obserwacji HST.

Przyrząd STIS wykorzystano również w celu dokonania pomiarów prędkości gwiazd. Uzyskano je, obliczając jak wiele ich światła ulega rozciągnięciu i ściśnięciu podczas podróży wokół czarnej dziury. W pobliżu czarnej dziury gwiazdy podróżują naprawdę szybko – z prędkością 3,6 miliona kilometrów na godzinę (czyli blisko 1000 kilometrów na sekundę). Z tą prędkością na okrążenie Ziemi potrzebowałyby 40 sekund, a zaledwie sześciu minut na dotarcie do Księżyca. Najszybsze z zaobserwowanych gwiazd wykonują pełen obieg wokół czarnej dziury w ciągu 100 lat. Jądro Andromedy prawdopodobnie już w przeszłości wytwarzało podobne dyski; proces ten może też obecnie trwać.

Niebieskie gwiazdy mają na tyle krótki żywot, że trudno przypuszczać, iż w ciągu 12 miliardów lat historii Andromedy dyski te pojawiły się właśnie teraz” – uważa Lauer. – “Właśnie dlatego uważamy, że mechanizm, który odpowiada za powstanie dysku prawdopodobnie zadziałał już wcześniej, a także zadziała w przyszłości. Dalej jednak nie wiemy, w jaki sposób taki dysk mógł powstać akurat w tym miejscu“.

Astronomowie podkreślają niezwykłe możliwości obserwacyjne Hubble’a. “Jedynie Hubble posiada wystarczającą rozdzielczość, by móc zaobserwować podobne skupiska gwiazd” – powiedział Richard Green z National Optical Astronomy Observatory w Tucson. – “Są one tak małe i tak różne od otaczających je czerwonych gwiazd, że mogliśmy je wykorzystać do zanurzenia się w niezwykle aktywne jądro Andromedy. Obserwacje wykonał zespół, który zbudował STIS. Zaprojektowaliśmy urządzenie specjalnie tak, by wykorzystać właśnie taką możliwość – zmierzenia światła gwiazdy w pobliżu czarnej dziury.

Poza odkryciem dysku niebieskich gwiazd, udało się również zdobyć dowody istnienia masywnej czarnej dziury. W 1988 roku badania prowadzone niezależnie na Ziemi przez Johna Kormendy oraz Alana Dresslera i Douglasa Richstone’a doprowadziły do odkrycia ciemnego, masywnego obiektu w Andromedzie, który wówczas uznano za supermasywną czarną dziurę. Była to pierwsza obserwacja, która pociągnęła za sobą 40 kolejnych detekcji, w przeważającej części wykonanych przy pomocy HST. Obserwacje te nie wykluczyły jednak innych możliwości wytłumaczenia problemu.

Są przekonujące dowody, by uznać je za supermasywne czarne dziury” – powiedział Kormendy. – “Ale odważne stwierdzenia wymagają silnych podstaw. Musimy być pewni, że są to czarne dziury, a nie ciemne gromady martwych gwiazd.

Obserwacje Andromedy wykonane przy pomocy STIS są tak dokładne, że udało się wyeliminować wszystkie pozostałe możliwości. Udało się również oszacować masę czarnej dziury na 140 milionów mas Słońca, a więc trzykrotnie więcej, niż pierwotnie sądzono.

Dotychczas obecność czarnych dziur udało się potwierdzić jedynie w dwóch galaktykach – NGC 4258 oraz w naszej Drodze Mlecznej. “Te dwie galaktyki dostarczyły nam niezbitych dowodów na istnienie czarnych dziur” – dodał Kormendy. – “Jednak oba przypadki są dość specyficzne – NGC 4258 zawiera dysk maserów, które obserwujemy przy pomocy radioteleskopów, natomiast centrum naszej galaktyki jest na tyle blisko, że możemy obserwować orbity pojedynczych gwiazd. Andromeda jest pierwszą galaktyką, w której możemy wykluczyć wszystkie egzotyczne alternatywy dla czarnej dziury“.

Badanie czarnych dziur zawsze było ważnym elementem misji Hubble’a” – powiedział Kormendy. – “Znalezienie czarnej dziury w Andromedzie jest bez wątpienia ważną częścią jego dziedzictwa. Dodaje nam to pewności co do tego, że inne znalezione obiekty także są czarnymi dziurami.

Po dowiedzeniu, że czarna dziura znajduje się w środku dysku niebieskich gwiazd, znacznie trudniejszym zadaniem staje się wyjaśnienie jego powstania. ” – dodał Bender. – “Gaz, który mógł się przyczynić do powstania gwiazd musiał bardzo szybko krążyć wokół czarnej dziury – im bliżej, tym szybciej, więc powstawanie gwiazd w takich warunkach wydaje się niemal niemożliwe. Ale te gwiazdy przecież tam są“.

Czarna dziura i dyski gwiazd nie są jedynymi elementami architektury jądra Andromedy. Zespół kierowany przez Lauera i Fabera wykorzystał Hubble w 1993 roku do odkrycia, że galaktyka posiada w centrum najprawdopodobniej dwie gromady gwiazd. Było to dużym zaskoczeniem, ponieważ powinny się one były złączyć kilkaset tysięcy lat temu. Scott Tremaine z Princeton University rozwiązał problem podwójnego jądra. Pierścień wyglądał jak dwa, ponieważ widzieliśmy gwiazdy tylko z jego dwóch końców. Pierścień znajduje się w odległości pięciu lat świetlnych od czarnej dziury i otacza dysk niebieskich gwiazd.

Choć struktura tego typu jest sporym zaskoczeniem, uważa się, że może ona być nie aż tak niezwykła.

Autor

Łukasz Wiśniewski

Komentarze

  1. PaSKud    

    Masa jadra — To jak wreszcie? Bo raz piszecie 140 milionow mas Slonca a raz 140 miliardow… Przypomne: ang. million – pol. milion, ang. billion – pol. miliard, ang. trillion – pol. bilion itd. Niby subtelna roznica ale jednak…

    1. ©Rasz    

      Caryca… — PaSKud pisze:
      > ang. million – pol. milion, ang. billion – pol. miliard, ang. trillion – pol. bilion itd.

      Wg najnowszych doniesień: zebrało się jakoweś nasze rodzime ciało standaryzacyjne, i uchwaliło co następuje: ang. billion = polski… bilion. Od teraz. Mamy przyjąć to do wiadomości, tudzież „do umu” (czyli: wykuć na blachę), a poza tym „małciat’, i ruki po szwam !” bo się caryca Jewropa na nas zirytuje… No a hegemonki irytować nielzja.

  2. Kane    

    Masa — Precyzyjniej proszę, bo raz miliony,raz miliardy,a jak nie patrzeć różnica to znaczna.

  3. Tomi    

    Niebieskie gwiazdy ? — Troszkę jestem zdziwiony brakiem teorii na powstanie niebieskiego dysku gwiazd. Wg mnie to ewidentny dowód potwierdzający torię mówiącą o zderzeniach gwiazd. A oto jak ja to widzę: czarna dziura, ze wzgledu na swoją masę pooduje przyciąganie do siebie gwiazd starych z dysku czerwonego. Powoduje to zagęszczenie gwiazd w przestrzeni wokół czarnej dziury. Owszem, prawdopodobne jest rozrywanie gwiazd przez grawitację czarnej dziury, ale zależne jest to od takich czynników jak odległość czerwonej gwiazdy od dziury, czy wielkość pędu z jaką gwiazda zbliża się do dziury, i kierunek wektora pędu, który raczej rzadkojest skierowany centralnie na dziurę. Natomiast mocno prawdopodobnym jest (wg mnie oczywiscie), że czerwone gwiazdy, krążące coraz ciaśniej wokół dziury zaczynają oddziaływać w końcu miedzy sobą, aż dochodzi do zderzeń gwiazd czerwonych. W wyniku tego, gwiazdy zderzające się kumulują energię oraz resztki paliwa wodorowego, co powoduje ponowne “rozpalenie” gwiazd, dając ten dziwny efekt powstawania niby “młodych”, niebieskich gwiazd. Ich wiek jest zafałszowany przez właśnie wzajemne zderzanie się gwiazd czerwonych. Te niebieskie gwiazdy właśnie dlatego wydają sie tak młode (200 mln lat), ale niestety ich żywot jest też stosunkowo krótki, ze względu na stosunkowo małą ilość wodoru, i oczywiście ze zględu na nieuchronną śmierć w otchłani czarnej dziury.
    Taka oto moja teoria… 😉

  4. Ryszard Brightner    

    Dobra czarna dziura… — Dobra czarna dziura (w kształcie eliptycznie rozciągniętego torusa) jest wokół dysku z czerwonymi gwiazdami. Dysk niebieskich gwiazd to dość słaby już przykład sposobu powstawania gromad kulistych w przeszłości …taka jest interpretacja wyników obserwacji w oparciu o alternatywny model kosmologiczny.

    Ale…wzdłuż osi obrotu powinien być dżet promieniowania, choćby już słaby. Nie budziłoby też zdziwienia odkrycie podobnego niebieskiego dysku w pobliżu drugiego ogniska elipsy.

Komentarze są zablokowane.