Muzyka czarnych dziur - Wszystkie czarne dziury nucą tę samą melodię.

Astronomowie z Uniwersytetu w Southampton odkryli godne uwagi pokrewieństwo pomiędzy olbrzymimi czarnymi dziurami, które tkwią w sercach odległych galaktyk i ich stosunkowo niewielkimi kuzynami, którzy zamieszkują układy gwiazdowe w naszej Drodze Mlecznej: wszystkie one nucą tę samą melodię. Dr Phil Uttley zaprezentował te odkrycia w ostatni wtorek na wykładzie zatytułowanym "Muzyka czarnych dziur" podczas National Astronomy Meeting w Bristolu (USA).

Masywne czarne dziury, miliony razy cięższe niż Słońce, choć mniejsze niż nasz Układ Słoneczny, podejrzane są o to, że ukrywają się w centrach większości galaktyk, w tym i w naszej macierzystej Galaktyce. Od czasu do czasu gaz w centralnych rejonach galaktyki zapada się w kierunku czarnej dziury. Gdy gaz zbliża się do czarnej dziury, coraz więcej energii uwalniane jest w postaci światła widzialnego i promieniowania elektromagnetycznego w innych zakresach fal, w tym także promieniowania X, które powstaje blisko czarnej dziury, gdzie gaz jest najgorętszy.

Galaktyki, gdzie opisany proces ma miejsce nazywane są "galaktykami aktywnymi". Jednak moc promieniowania X z takich galaktyk nie jest stała, prawdopodobnie z powodu turbulencji występujących w dopływającym gazie. Promieniowanie X zmienia się powoli w różnych skalach czasowych, które wahają się od godzin do lat.

Przez ostatnich 6 lat dr Phil Uttley i prof. Ian Mc Hardy z Uniwersytetu w Southampton wraz ze współpracownikami używali satelity Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE), należącego do NASA, do monitorowania zmienności mocy promieniowania X kilkunastu galaktyk aktywnych. Ich celem jest porównanie powolnej zmienności mocy promieniowania X z galaktyk aktywnych z o wiele gwałtowniejszą (w skalach czasowych od milisekund do sekund) zmiennością promieniowania X w układach podwójnych (układach BHXRB). W układach takich pierwszy składnik - czarna dziura -  jest miliony razy mniejsza od kolosów z centrów galaktyk i "żywi się" gazem pochodzącym z normalnej gwiazdy - towarzysza, czyli drugiego składnika układu.

Dr Uttley wyjaśnia: Zmiany promieniowania X w galaktykach aktywnych i w układach BHXRB można porównać do muzyki: małe zmiany - to pojedyncze nuty - następują w krótkiej skali czasowej oraz duże zmiany - to zmiany całej tonacji - które następują w dłuższej skali czasowej. Dzięki monitorowaniu RXTE odkrywamy, że skale czasowe dla zmian tych nut i tonacji są około milion lub więcej razy dłuższe w galaktykach aktywnych niż w układach BHXRB. Innymi słowy, jeśli weźmiemy melodię graną na falach X przez czarną dziurę w układzie podwójnym, puścimy taśmę z tą melodią około milion razy wolniej, to otrzymamy taki rodzaj zmienności, który obserwujemy obecnie w galaktykach aktywnych.

Od dawna uważano, że, mimo ogromnej różnicy w rozmiarach, najbardziej wewnętrzne obszary galaktyk aktywnych i układów BHXRB są w istocie takie same. Z teoretycznego punktu widzenia takie podejście ma sens, ponieważ obszary te zdominowane są przez olbrzymią grawitację, której źródłem jest czarna dziura; nie dba ona o środowisko zewnętrzne, a jedynie nim się karmi - jest jej obojętne czy "żywiciel" to normalna gwiazda - składnik układu podwójnego, czy gaz - bogate środowisko w centrum galaktyki.

Dr Uttey: Prędkość z jaką przewija się taśma jest jedyną znaczącą różnicą, a rządzi nią masa czarnej dziury. Większe czarne dziury wykazują się mniejszą zmiennością, więc możemy wykorzystać tą zmienność w promieniowaniu X do pomiaru masy czarnych dziur w galaktykach aktywnych. Ważniejsze jest jednak to, że jesteśmy teraz pewni prawdziwości analogii między galaktykami aktywnymi a układami podwójnymi z czarnymi dziurami i możemy nauczyć się więcej o tych niesamowitych obiektach.

12 kwietnia 2002
Źródło | K.Zawada

Liczba odsłon: 1060