Chandra znów zarzucił sieci na oceanie kosmicznych ciekawostek. “Złowił” więcej niż zwykle, gdyż tym razem obszar fotograficznych łowów był wyjątkowo obszerny – na zdjęciach złożonych w pojedynczą panoramę możemy się dopatrzyć ponad 1000 supermasywnych czarnych dziur i dzięki temu bogactwu zrewidować swoje poglądy na temat ich otoczenia.

Artystyczna wizja kosmicznego obserwatorium Chandra na orbicie wokół Ziemi.

Mamy tu do czynienia z czarnymi dziurami położonymi w centrach galaktyk, tzw. AGN-aktywnymi jądrami galaktyk. Mają one masy od kilku milionów do kilku miliardów razy większą od masy naszego Słońca. Do większości nieustannie wpada materia, która rozgrzewając się powoduje emisję wysokoenergetycznego promieniowania o różnych długościach fal. Jak stwierdził Ryan Hickox z Harvardu, “jest to część kosmicznego spisu powszechnego – chcielibyśmy wiedzieć wszystko o czarnych dziurach: ile ich jest, jakie są ich zwyczaje, jak przebiega ich życie.

Aby zrealizować ten ambitny cel, naukowcy wymyślili lepszy sposób na znalezienie dużej liczby czarnych dziur niż zbieranie światła podczas długiej ekspozycji z jednego, niewielkiego wycinka nieba, jak to miało miejsce w przypadku Chandra Deep Field (głębokie pole Chandry, analog do Hubble Deep Field). Tym razem postanowiono zrobić więcej krótszych ekspozycji i objąć znacznie większy obszar. Było to rozsądne posunięcie, biorąc pod uwagę fakt, iż energia emitowana przez AGN z największymi czarnymi dziurami jest tak duża, że nawet przy relatywnie krótkiej (trwającej 5000 sekund każda) ekspozycji powinno się je dostrzec bez trudu. W animacjach ukazano porównanie fotografowanego obszaru do tarczy Księżyca (2,3 MB) i wyobrażenie bliskiego otoczenia czarnej dziury.

Wyniki badań właściwości ponad 1000 czarnych dziur poddają w wątpliwość nasz tradycyjny pogląd na temat ich otoczenia, które zwykliśmy uznawać za torus gazu i dysk akrecyjny. W zależności od ustawienia torusa względem nas, czarna dziura byłaby wtedy całkowicie zakryta, odkryta, albo przysłonięta w jakimś stopniu przez ów gaz i pył. Astronomowie oczekiwali w związku z tym znalezienia większości czarnych dziur skrytych w pewnym stopniu za pierścieniem pyłu i gazu, z kontrastującą wobec nich niewielką ilością przypadków skrajnych, tj. ustawienia prostopadłego bądź równoległego względem nas.

Tymczasem badania przyniosły efekt zgoła nieoczekiwany: okazało się, że większość stanowią te czarne dziury, które są albo skryte w pyle otaczającym je całkowicie, albo też są nagie, odsłonięte wobec nas.

Używając metody polegającej na wydajnym łączeniu danych obserwacyjnych w różnych długościach fali, znaleziono ponad 600 zakrytych i ponad 700 odkrytych czarnych dziur, odległych o od 6 do 11 mld lat świetlnych. Zdjęcia z teleskopu podczerwonego Spitzera pomogły odróżnić AGN od gwiazd. Chandra zaś, patrząc w promieniach X, w sprzężeniu z danymi z obserwatorium optycznego Kitt Peak w Arizonie, weryfikował, czy dany obiekt jest na pewno AGN.

Na tych czterech złożonych w jedno zdjęciach widać 4 czarne dziury z Pola Wolarza. Pierwsze dwie (u góry) są zakryte pierścieniem pyłowo-gazowym. Taka szczelna zasłona przepuszcza tylko niektóre rodzaje promieniowania, jak podczerwone (tu kolor czerwony ) i rentgenowskie (kolor niebieski). Pozostałe dwie czarne dziury (na dole) nie są niczym zakryte w naszym kierunku, więc możemy odebrać dodatkowo światło widzialne (kolor zielony).

W późniejszych badaniach niezwykle przydatne może okazać się dysponowanie tak pokaźną próbką obserwacji supermasywnych czarnych dziur, co pomoże w zrozumieniu prawdziwej natury tych fascynujących obiektów.

Autor

Krzysztof Suberlak