Informacje
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Informacje > Nowinki 2000-2002 > Astronomia > Nowinka z dn. 25-01-2001  
 Jesteś tutaj
nowinka:
Czarne dziury prawie widoczne
autor:
Jarosław Włodarczyk
z dnia:
25-01-2001





Czarne dziury prawie widoczne
Dwa obserwatoria satelitarne, Chandra oraz Kosmiczny Teleskop Hubble'a (HST), nieomalże unaoczniły czarne dziury, która prawdopodobnie są składnikami gwiazd podwójnych. Chandra dokonał tego, obserwując tuzin tzw. gwiazd podwójnych rentgenowskich, HST zaś - badając promieniowanie ultrafioletowe układu Cygnus X-1.

Wiele gwiazd we Wszechświecie wiąże się w pary. Obiegają się wówczas wzajemnie i nie zawsze ewoluują w zbliżonym tempie. Zdarza się w końcu, że jedna z nich osiąga niemal ostatni etap gwiezdnej ewolucji - staje się białym karłem, gwiazdą neutronową lub nawet czarną dziurą - podczas gdy druga jest wciąż typową gwiazdą. W układach podwójnych, w których dwie gwiazdy krążą blisko siebie, dochodzi do wymiany materii między nimi. Bywa tak, że z typowej, ale dużej (rozdętej) gwiazdy taki zwarty obiekt, jak gwiazda neutronowa, wyszarpuje gaz. Ale promień gwiazdy neutronowej (czy gwiezdnej czarnej dziury) jest bardzo niewielki - cóż znaczy 10 kilometrów wobec promienia Słońca - więc materii opadającej na tak zwarty obiekt nie jest łatwo weń trafić: biegnie ona ku niemu, mija go, ale zawraca pod wpływem jego grawitacji... Powstaje w końcu spirala, która przekształca się ostatecznie w dysk materii, otaczający gwiazdę neutronową (lub czarną dziurę). To w ten sposób materia normalnej gwiazdy spływa na swego zwartego towarzysza - przemieszczając się stopniowo poprzez dysk po spirali, od jego brzegu ku powierzchni gwiazdy neutronowej. Dysk taki astronomowie nazywają akrecyjnym.

Materia ścierająca się w dysku akrecyjnym rozgrzewa się do tak dużej temperatury, że emituje bardzo energetyczne promieniowanie, również rentgenowskie. Jego rozbłyski są szczególnie intensywne, gdy materia uderza w powierzchnię gwiazdy neutronowej. Co się jednak dzieje z gazem, gdy w centrum dysku akrecyjnego tkwi nie gwiazda, lecz czarna dziura? Przecież musi do niej wpaść, zniknąć w jej otchłani bez śladu, przekraczając horyzont zdarzeń, czyli granicę (ale nie powierzchnię w sensie materialnym), spoza której nic się nie może wydostać - ani materia, ani promieniowanie. Odpowiedź brzmi: strumień energetycznego promieniowania powinien być znacznie mniej obfity.

Dwa rodzaje gwiazd rentgenowskich: z dyskiem akrecyjnym wokół gwiazdy neutronowej i wokół czarnej dziury. W tym drugim przypadku należałoby się spodziewać mniejszego strumienia promieniowania rentgenowskiego z centrum dysku w spokojniejszej fazie życia układu. Rys. wg Chandra Press Room.
Dwa rodzaje gwiazd rentgenowskich: z dyskiem akrecyjnym wokół gwiazdy neutronowej i wokół czarnej dziury. W tym drugim przypadku należałoby się spodziewać mniejszego strumienia promieniowania rentgenowskiego z centrum dysku w spokojniejszej fazie życia układu. Rys. wg Chandra Press Room.

Zespół uczonych pod kierunkiem Michaela Garcii z Harwardzko-Smithsoniańskiego Centrum Astrofizycznego zbadał promieniowanie rentgenowskie takich układów (biorąc pod uwagę wcześniejsze obserwacje oraz wykonane za pomocą Chandry) i stwierdził, że z tuzina gwiazd podwójnych rentgenowskich 6 emituje znacząco mniej promieni X. A zatem można przypuszczać, że mamy w tych wypadkach do czynienia z czarnymi dziurami, obieganymi przez normalne gwiazdy.

Uczeni prowadzący obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a postanowili się skupić na jednym układzie i na innym aspekcie zjawiska wpadania materii do czarnej dziury. Wybrali rentgenowski układ podwójny Cygnus X-1 (czyli pierwsze odkryte źródło promieni X w gwiazdozbiorze Łabędzia). Od dawna wiadomo, że jedno z ciał układu jest gwiazdą nadolbrzymem o masie 30 razy większej od Słońca, natomiast drugie - niewidocznym obiektem o masie około 6 mas Słońca. Okres obiegu obu składników wynosi niecałe 6 dni.

Czarna dziura, dysk akrecyjny wokół niej i materia odrywana od niego przez przemożne pole grawitacyjne czarnej dziury. Rys. wg STScI/NASA.
powiększenie...

Czarna dziura, dysk akrecyjny wokół niej i materia odrywana od niego przez przemożne pole grawitacyjne czarnej dziury. Rys. wg STScI/NASA.
Astronomowie wykorzystali HST do obserwacji promieniowania ultrafioletowego układu. I odkryli dwa przypadki "zamierających impulsów", odpowiadające zjawisku opadania strzępu materii po spirali do czarnej dziury. Gdyby w centrum dysku akrecyjnego nie było czarnej dziury, kryjącej się za horyzontem zdarzeń, obserwowalibyśmy pojaśnienie materii, która uderza w powierzchnię np. gwiazdy neutronowej. Jeśli jednak strzęp materii, świecący w ultrafiolecie, zmierza ku horyzontowi zdarzeń, powinien w końcu zniknąć z pola widzenia ultrafioletowych detektorów na skutek zwiększenia długości fali w potężnym polu grawitacyjnym czarnej dziury. Po prostu ultrafiolet przestałby być ultrafioletem. Powinny temu dodatkowo towarzyszyć pulsacje, związane ze spiralnym ruchem wokół centrum dysku.

Pierwszy z zaobserwowanych przypadków składał się z sześciu zanikających impulsów promieniowania ultrafioletowego, drugi - z siedmiu. Zanim znikły one z pola widzenia, pojawiały się co 0,2 sekundy. A udało się je wyłowić spośród miliarda danych obserwacyjnych, zarejestrowanych przez HST między czerwcem i sierpniem 1992 r. Późno? Ale za to jaki wynik!

Jarosław Włodarczyk
[  góra strony  ]

Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach