Masywna czarna dziura przyłapana „na gorącym uczynku”



Fot. Galaktyka eliptyczna NGC 1399: kolorem niebieskim przedstawiono emisję promieniowania X nałożoną na zdjęcie optyczne. Na zdjęciu zaznaczono położenie źródła ULX. Źródło: X-ray: NASA/CXC/UA/J. Irwin; Optical: NASA/STScI
Najnowsze wyniki pochodzące z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra oraz naziemnych teleskopów Magellana sugerują, że gęsty obiekt, będący pozostałością po gwieździe, został rozerwany przez czarną dziurę tysiąc razy masywniejszą niż Słońce.
Jeżeli wyniki zostaną potwierdzone będzie to silny dowód na istnienie czarnych dziur o pośrednich masach. Jak dotąd wśród naukowców nie ma zgody, czy tego typu czarne dziury w ogóle występują we Wszechświecie.

Powyższe wnioski zostały wyciągnięte na podstawie obserwacji w gęstej gromadzie wyewoluowanych gwiazd bardzo jasnego źródła promieniowania X, którego widmo w zakresie optycznym wykazuje nietypową zawartość pierwiastków w jego otoczeniu. Łącząc oba te fakty naukowcy stwierdzili, że promieniowanie rentgenowskie powstaje w wyniku spadku materii, pochodzącej z rozerwanego białego karła, na czarną dziurę. W trakcie takiego spadku, materia podgrzewana jest do temperatury pozwalającej na emisję promieniowania X, a następnie wysokoenergetyczne fotony wzbudzają materię znajdującą się w dalszej części układu powodując jej świecenie w zakresie optycznym.

Na podstawie wartości natężenia promieniowania X źródło to zostało sklasyfikowane jako ULX, z ang. ultraluminous X-ray source, czyli ultra jasne źródło rentgenowskie. ULX to obiekty jaśniejsze niż typowe obiekty rentgenowskie pochodzenia gwiazdowego, ale ciemniejsze niż źródła związane z supermasywnymi czarnymi dziurami znajdującymi się we wnętrzu aktywnych jąder galaktyk (ang. AGN, active galacti nuclei). Czarne dziury pochodzenia gwiazdowego mają masę od kilku do kilkudziesięciu mas Słońca, zaś te w AGNach osiągają rozmiary od miliona do dziesiątków miliardów mas Słońca. Natura źródeł ULX pozostaje jak dotąd niewyjaśniona, ale przypuszcza się, że mogą to być czarne dziury o masach od stu do kilku tysięcy mas Słońca, czyli obiekty pośrednie między tymi pochodzenia gwiazdowego a znajdującymi się w AGNach.

Badany ULX jest członkiem gromady kulistej, czyli obiektu skupiającego dużą ilość bardzo starych gwiazd. Podejrzewa się, że właśnie te gromady mogą zawierać w sobie czarne dziury o masach pośrednich, ale wciąż brak jednoznacznych dowodów potwierdzających tą hipotezę. „Astronomowie spotkali już się z sytuacją, gdy gwiazda została rozerwana przez supermasywną czarną dziurę w galaktyce, jednak jest to pierwszy przypadek, gdy obserwujemy coś takiego w gromadzie kulistej”, komentuje odkrycie Jimmy Irwin z Uniwersytetu w Alabamie, który kieruje projektem badawczym nad tym tajemniczym obiektem. Irwin wraz ze współpracownikami uzyskali widma optyczne tego źródła za pomocą teleskopów Magellan I i II w Las Campanas w Chile.

W otrzymanych danych widoczna jest emisja tlenu oraz azotu, ale brak jest śladów wodoru, co jest bardzo nietypowe dla sygnału pochodzącego z gromady kulistej. Warunki fizyczne określone na podstawie widma sugerują, że gaz orbituje wokół czarnej dziury o masie około 1000 słońc. Natężenie promieniowania pochodzące od atomów tlenu oraz brak emisji wodoru sugerują, że tą zniszczoną gwiazdą mógł być biały karzeł. Biały karzeł to końcowe stadium ewolucji gwiazdy podobnej do naszego Słońca, która po wypaleniu większości wodoru składa się głównie z tlenu. Obecność azotu pozostaje jednak niewyjaśniona. Przewidywania teoretyczne sugerują, że emisja promieniowania X pochodząca z tego typu źródła może być obserwowana przez ponad 100 lat, ale natężenie powinno stopniowo maleć.

Od roku 2000 do roku 2008 obserwowany ULX zmniejszył swoją jasność o około 35%. Ten tajemniczy obiekt znajduje się w odległej o 65 milionów lat świetlnych galaktyce eliptycznej NGC 1399.

16 styczeń 2010
Źródło | Hubert Siejkowski

Liczba odsłon: 1052