Naukowcy odkryli potężną czarną dziurę, która znajduje się „praktycznie na naszym podwórku”

W tym artykule:

1. Czarna dziura najbliższa Słońca
2. Jeszcze bliższa czarna dziura?
3. Jak wytropić czarną dziurę

Pod pojęciem układ podwójny kryją się dwa ciała niebieskie powiązane ze sobą oddziaływaniem grawitacyjnym. Mogą to być dwie gwiazdy krążące wokół jednego punktu, ale nie tylko. Naukowcy obserwowali już układy podwójne składające się z gwiazdy oraz czarnej dziury.

Obserwacje takich układów ułatwia sytuacja, gdy czarna dziura znajduje się na tyle blisko gwiazdy, że podkrada z niej materię. Wówczas wokół czarnej dziury formuje się dysk akrecyjny w kształcie pączka z dziurką. Wirujące z prędkością zbliżoną do prędkości światła dyski akrecyjne da się obserwować, a nawet fotografować. Gorzej jednak, jeśli czarna dziura znajduje się na tyle daleko od swojej gwiezdnej towarzyszki, że nie wchodzi z nią w żadnej interakcje.

Czarna dziura najbliższa Słońca

Taki właśnie obiekt wykryła Sukanya Chakrabarti, profesorka fizyki na Uniwersytecie Alabamy w Huntsville. Pisze o tym w artykule zgłoszonym do czasopisma naukowego „Astrophysical Journal”, a obecnie znajdującym się w serwisie preprintów naukowych arXiv.org. Naukowczyni postuluje istnienie czarnej dziury w układzie podwójnym znajdującym się zaledwie 1550 lat świetlnych od Słońca.

Po rozerwaniu i połknięciu gwiazdy czarne dziury „bekają”? „Nigdy czegoś takiego nie widzieliśmy”

Cztery lata temu niewielka gwiazda zbliżyła się do czarnej dziury. Została przez nią rozerwana i pochłonięta. Jednak trzy lata później ta sama czarna dziura znów się uaktywniła. Naukowc...

– Jest bliżej Słońca niż jakakolwiek inna znana czarna dziura – mówi dr Sukanya Chakrabarti. – Praktycznie znajduje się na naszym podwórku – dodaje.

Jeszcze bliższa czarna dziura?

Czy faktycznie najbliżej? W zeszłym roku w kwietniu zespół naukowców z Uniwersytetu Stanowego Ohio donosił o odkryciu niewielkiej czarnej dziury – nazwanej Jednorożec – która miałaby się znajdować 1500 lat świetlnych od Ziemi, już w Drodze Mlecznej. Jednorożec, również część układu podwójnego, okrąża czerwonego karła. Jego odkrycie możliwe było dzięki temu, że światło tej gwiazdy okresowo słabnie. Natomiast ona sama pod wpływem czarnej dziury zmienia kształt.

Oczywiście nie oznacza to, że Sukanya Chakrabarti się myli. W przypadku obu czarnych dziur naukowcy szacują ich odległość od Słońca, zakładając pewien margines błędu. W najnowszej pracy dystans został określony na 474 parseków z błędem plus/minus 27. A to oznacza, że faktycznie „nową” czarną dziurę może dzielić od nas mniej niż 1,5 tys. lat świetlnych.

Jak wytropić czarną dziurę

Jak naukowcy ją znaleźli? Sięgnęli po dane opisujące 200 tys. układów podwójnych zebrane przez należącą do ESA sondę kosmiczną Gaia. Skorzystali również z pomiarów spektrograficznych wykonywanych przez inne teleskopy. Tak odkryli gwiazdę głównego ciągu, o masie podobnej do Słońca, która najwyraźniej podlegała silnemu grawitacyjnemu wpływowi jakiegoś masywnego, choć całkowicie niewidocznego obiektu.

Jeśli czarna dziura „podkrada” materię gwiazdy, wirujący wokół niej dysk akrecyjny emituje silne promieniowanie rentgenowskie. Zarejestrowanie go to jeden ze sposobów odkrycia czarnej dziury i oszacowania jej masy. W tym przypadku nic takiego nie zachodziło i naukowcy musieli skupić się na analizie ruchu i prędkości widocznej gwiazdy.

Tak wygląda pole magnetyczne na krawędzi czarnej dziury. Pierwsze takie zdjęcie

Pamiętacie tę dziwną rozmytą fotografię super-masywnej czarnej dziury w centrum galaktyki 55 mln lat świetlnych od Ziemi z 2019 roku? Właśnie pokazano nowe i bardziej dokładne.

Na tej podstawie udało im się wyciągnąć sporo wniosków dotyczących jej towarzyszki. Oszacowano, że ma ona masę wynoszącą ok. 12 mas Słońca. – W tym przypadku mamy do czynienia z masywną czarną dziurą znajdującą się daleko od gwiazdy i niewykazującą, by miała się do niej w jakiś sposób zbliżać. Okres obiegu na orbicie wynosi 185 dni – mówi Chakrabarti.

Naukowczyni zwraca uwagę, że tego rodzaju mało zbadanych czarnych dziur może być całkiem sporo w Drodze Mlecznej. – Jeśli faktycznie jest ich sporo, mogą wpływać na formowanie się naszej Galaktyki oraz na jej dynamikę – mówi badaczka. Zdaniem naukowców, tylko w Drodze Mlecznej znajduje się milion gwiazd, którym towarzyszy masywna czarna dziura.

Źródła: phys.org, arXiv.org, Ohio State University.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com