Naukowcy na tropie tajemnicy czarnej dziury

Nowe badania, prowadzone przez NASA i Uniwersytet w Tokio pokazały, że astronomowie być może nie rozwiązali jeszcze tajemnicy tkwiącej w sercu jednego z najstarszych układów gwiazd w naszej Galaktyce - gromadzie kulistej M15.

We wrześniu zeszłego roku obserwacje przeprowadzone przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Hubble'a (HST) wydawały się wskazywać na obecność w centrach dwóch gromad gwiazd czarnych dziur o pośrednich masach, kilkanaście tysięcy razy masywniejszych niż Słońce. Znane do tej pory czarne dziury miały masę albo zaledwie kilku mas Słońca, albo przekraczającą ją miliony lub nawet miliardy razy (czarne dziury w centrach aktywnych galaktyk).

 

M15 - kliknij, aby dowiedzieć się więcej
Obraz M15 z Teleskopu Hubble'a. Kliknij, aby dowiedzieć się więcej.  Credit: NASA, STScI/AURA

Nowe, dokładne symulacje komputerowe, opublikowane ostatnio w Astrophysical Journal, pokazują jednak odmienny sposób interpretacji tych obserwacji. W gromadzie M15 zamiast średnio masywnej czarnej dziury o nieznanym pochodzeniu dane HST sugerują bardziej przyziemne wytłumaczenie - gęstą grupę pozostałości gwiazdowych, czyli produktów normalnej ewolucji gwiazd w centrum gromady. Gromada może zawierać lub nie czarną dziurę, ale  małą. W symulacjach nie rozpatrywano drugiej gromady gwiazd, nazywanej G1, w której istnienie średnio masywnej czarnej dziury było ogłoszone mniej więcej w tym samym czasie co wyniki o M15.

Pytanie, co czai się w centrum M15, zajmowało astronomów przynajmniej przez ostatnie 20 lat. Stawiano postulat, że M15 jest schronieniem dla centralnej czarnej dziury. Postulat ten opierał się na wysokiej gęstości gwiazd w zatłoczonym jądrze i na innych, okazuje się zwodniczych wskazówkach i śladach. Wskazówkami takimi były np. gwiazdy blisko centrum, które wydawały się obiegać centrum szybciej niż wynikało z siły grawitacyjnej pochodzącej wyłącznie od gwiazd. Mógł to być charakterystyczny znak grawitacji wskazujący na niewidoczną masę (dodatkowe źródło grawitacji), ukrytą w jądrze M15.

Przez kilka lat używano teleskopu Hubble'a do badania sekretów M15. Kilka miesięcy temu wydawało się, że problem został rozwiązany. Po skrupulatnej analizie danych z HST, używając modeli obliczeniowych opracowanych na Uniwersytecie w Indianie, zespół badaczy przedstawił dowody na istnienie w gromadzie centralnej czarnej dziury. Astronomowie na całym świecie z uwagą odnieśli się do tej publikacji i jej ekscytujących wniosków. Wyniki były o tyle zaskakujące, że wcześniej grupa z Indiany opublikowała modele, które przewidywały dużą prędkość blisko centrum M15, ale bez potrzeby istnienia czarnej dziury!

I właśnie ostatnio, międzynarodowa grupa badaczy, używając najszybszego komputera na świecie - systemu GRAPE-6 w Japonii, przeprowadziła serie symulacji gromad gwiazdowych podobnych do M15. Używali GRAPE-6 do przeprowadzenia niezależnych testów dla potwierdzenia istnienia czarnej dziury w M15. Bardzo dokładne symulacje GRAPE-6 prowadzone dla wszystkich gwiazd gromady to prawdziwe dzieło sztuki w modelowaniu gromad. Używając tego unikatowego narzędzia zespół stwierdził, że może odtworzyć obserwacje M15 bez potrzeby istnienia centralnej czarnej dziury.

Gdy badacze z zespołu GRAPE powiadomili zespół HST o swoich rezultatach, dowiedzieli się, że zespół HST, wraz z grupą z Uniwersytetu w Indiana, doszedł właśnie do podobnych wniosków. Wszystkie trzy grupy zgodziły się, że czarna dziura w M15, jeśli jest, musi był znacznie mniejsza niż wcześniej stwierdzono. Okazało się też, że jeden z rysunków w oryginalnym artykule, opublikowanym przez grupę z Indiana, został źle podpisany, co spowodowało późniejszą błędną analizę obserwacji HST.

Rezultaty grupy GRAPE ukazały się w Astrophysical Journal w wydaniu 1 stycznia 2003. Poprawione rezultaty z HST będą w styczniowym Astronomical Journal. Załącznik do wcześniejszego artykułu grupy z Indiana ukaże się w wydaniu Astrophysical Journal 1 marca 2003r..

31 stycznia 2003
Źródło | K.Zawada

Liczba odsłon: 998