Fot. Getty Images
Astronomowie przyjrzeli się, jak w odległej galaktyce obiekt wielkości Ziemi znika w czarnej dziurze. Okazało się, że czarne dziury funkcjonują o wiele bardziej interesujące, niż się wydawało
Szeroka publiczność odżywia ogromne zainteresowanie czarnym ozonową — być może pojęcie “horyzontu zdarzeń” jak coś wspólnego z ludzkim doświadczeniem непоправимости życiowych błędów. Co do астрофизиков, to wielu z nich postrzega ten interes sceptycznie: czarna dziura, jak mówią, wystarczy prosty obiekt, w porównaniu, na przykład, z neutronami gwiazdą. Jednak ostatnie prace profesora Kena Паундза z uniwersytetu w Leicester i jego kolegów świadczy, że życie czarnych dziur, może być o wiele trudniejsze i bardziej zróżnicowane, niż wcześniej sądzono.
O tym, jak wygląda czarna dziura w widoku fizyków-teoretyków, można dowiedzieć się z filmu “Międzygwiezdne”: obraz dla filmu pomagał rozwijać laureat nagrody nobla Kip Thorne. Według tego widoku, dziurę otacza dysk z padającego na nią gazu. Gaz obraca się wokół dziury, przyspiesza przy tym do ogromnych prędkości, i emituje ogromną energię (to podobno najbardziej efektywny sposób przekształcania materii w energię, istniejący we Wszechświecie). Emisja tego gazu tak mocno, że ziemscy astronomowie są w stanie przymocować go, nawet jeśli czarna dziura znajduje się od nas w odległości miliardów lat świetlnych. Podobne obiekty znane z połowy XX wieku i zyskał nazwę “qso”.
Dlaczego-to było przyjęte, że wokół czarnej dziury tworzy się tylko jeden dysk z padającego gazu (“twardy akrecji”), a jego oś obrotu pokrywa się z osią obrotu samej czarnej dziury. Jednak taki obraz wygląda uproszczonej. Osi obrotu ciał niebieskich, ogólnie, nie muszą być takie same. Na przykład, oś obrotu Ziemi nie pokrywa się z osią jej orbity, i z tego powodu mamy szansę cieszyć się tak spektakularnym zjawiskiem, jak zmiana pór roku. Być może, w przypadku czarnych dziur niezgodność osi obrotów też jest w stanie stworzyć wiele ciekawych zjawisk. Właśnie taki przypadek i obserwowali brytyjscy astronomowie.
Ich uwagę przyciąga galaktyka PG211+143, znajdująca się około miliard lat świetlnych od nas w gwiazdozbiorze Włosy Weroniki (można go znaleźć w północnym niebie między Panną i Big Bear). W jej centrum znajduje się czarna dziura w 40 mln mas słońca. Obserwowali ją z pomocą rentgenowskiej obserwatorium XMM-Newton Europejskiej agencji kosmicznej.
Zakres promieniowania gazu zeznał, że on spada na dziurę prawie pionowo, praktycznie nie krąży. Przy tym szybkość jego upadku osiągnie jednej trzeciej prędkości światła — 100 000 kilometrów na sekundę. Naukowcy w ciągu dnia obserwowaliśmy losy jednego grona materii, o wymiarach około naszą planetę, który w tym czasie zbliżył się do czarnej dziury na bezprecedensowy mała odległość zaledwie 20 razy więcej, niż promień horyzontu.
O tym, że czegoś w tym rodzaju można oczekiwać, astronomowie wiedzieli z góry z wyników symulacji komputerowej przeprowadzonej na superkomputerze Dirac przez naukowców z uniwersytetu w Leicester. Naukowcy próbowali zrozumieć, jak będą komunikować się między sobą kilka płyt akrecji, pod warunkiem, że gaz zbliża się do czarnej dziury w dowolnych torach. Ustalono, że współpraca powstających przy tym płyt i pierścieni doprowadzi do tego, że obrót będzie utrudnione, a spadek na dziurę znacznie przyspieszy.
Astronomowie uważają, że taka sytuacja może być dość typowe dla czarnych dziur znajdujących się w centrach galaktyk. W tym przypadku należy się spodziewać, że będą obracać się stosunkowo powoli, ale mogą łykać materię z bardzo dużą prędkością. To może być odpowiedź na stare pytanie: w jaki sposób czarne dziury istnieją one zdążyły zdobyć swoją masę.
Do tego samego problemu, z drugiej strony doszli naukowcy z Georgii, po spędzeniu komputerową symulację powstawania czarnej dziury przez “bezpośredniego upadku” (czyli bezpośrednio z chmury gazu w momencie powstawania galaktyk). Wyniki opublikowane w “Nature” w tym tygodniu. Jeśli wierzyć komputera, w trakcie tego procesu odbywa się wiele ciekawych rzeczy, w tym aktywna edukacja gwiazdek w chmurze коллапсирующего gazu. Proces ten mógł wystąpić w początkowej fazie istnienia Wszechświata, a to oznacza, że oglądać coś takiego jest możliwe tylko w galaktykach, znajdujących się w wielu miliardach lat świetlnych od naszej. Taką możliwość daje astronomom kosmiczny teleskop James Webb, którego uruchomienie planowane jest na 2021 rok. Na to wydarzenie i nastawiona jest praca naukowców z Georgii: ich symulacja ma na celu wydobyć cechy charakterystyczne (“podpis”, lub “sygnatury”) tych obiektów, aby astronomowie, wsuwając coś takiego, od razu wiedzieli, z czym mają do czynienia.
W liczbie tych ostatnich prac naukowych stało się głębsze zrozumienie tego, jak trudne jest obiektem może być czarna dziura. Dzięki odkryciom астрофизиков teraz nie musisz osobiście spadać w czarną dziurę, aby zapoznać się z jej urządzeniem. A jeśli coś takiego jeszcze z tobą się stanie, będziesz lepiej przygotowany do tego, co trzeba zobaczyć.