Niesymetryczne dyski materii gwiazdowej ułatwiają czarnym dziurom pożeranie gazu

Fot. Wizja artystyczna przedstawiająca jądro galaktyki Andromeda. Czerwony obszar to dysk starszych gwiazd, niebieski to dysk młodych gwiazd. Czarna kropka we wnętrzu niebieskiego obszaru to supermasywna czarna dziura. Niesymatryczny dysk starych gwiazd może być pozostałością po dysku, który pomagał czarnej dziurze zasysać wirujący gaz. Źródło: A. Field, NASA, ESA.

Astronomowie uzyskali odpowiedź na pytanie jak supermasywne czarne dziury w centrach większości galaktyk pożerają gaz ze swojego otoczenia. Nowe badania wyjaśniają, że gwiazdy ciągną ze sobą rotujący gaz w kierunku centrum galaktyki, powodując, że znajduje się on wystarczająco blisko by być zassanym przez czarną dziurę.

Supermasywne czarne dziury bardzo silnie przyciągają otaczającą je materię, jednak astronomowie nie byli pewni jak tym astrofizycznym bestiom udaje się przyciągać aż tak duże ilości gazu jakie rzeczywiście pochłaniają. Cały problem polega na tym, że szybko wirujący gaz, krążący wokół czarnej dziury, posiada duży moment pędu, który powoduje powstawanie siły odśrodkowej. Siła odśrodkowa spowalnia lub wstrzymuje materię, tak by nie wpadła w otchłań czarnej dziury.

Generalnie czarne dziury z łatwością połykają gaz, który znajduje się w odległości mniejszej niż 1/3 roku świetlnego od centrum galaktyki. Wynika to z faktu, że czarne dziury posiadają pole magnetyczne, które spowalnia rotację gazu i umożliwia jego spadek na powierzchnię. Na dużych odległościach, około 30-300 lat świetlnych od centrum, kolizje z innymi galaktykami i grawitacyjne oddziaływanie materii wewnątrz galaktyki powoduje powstawanie zaburzeń, które kierują gaz ku centralnej czarnej dziurze. Jednak nadal istnieje przedział pośrednich odległości, od 1 do 30 lat świetlnych od centrum, w którym, wydaje się, że nic nie powoduje zmniejszenia ruchu rotacyjnego materii i jej opadania na czarną dziurę.

Tu właśnie pojawiają się nowe symulacje wykonane przez Philipa Hopkinsa i Eliota Quataerta z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. Ich modele pokazują, że gaz i gwiazdy, znajdujące się w pośrednich odległościach od supermasywnej czarnej dziury, tworzą niesymatryczne dyski, których środki znajdują się po przeciwnych stronach czarnej dziury. Dyski te są przesunięte względem siebie, co sprawia, że gwiazdy oddziałują z gazem, zmieniają jego ruch i przybliżają go do czarnej dziury.

To rozwiązanie zagadki jest na razie tylko teoretyczne. Jednak astronomowie przypominają, że w galaktykach posiadających supermasynwe czarne dziury zaobserwowano niesymatryczne dyski starszych gwiazd. Przykładem takiej galaktyki jest podobna do Drogi Mlecznej - galaktyka Andromedy.

Hopkins i Quataert sugerują, że te niesymetryczne dyski są skamieniałościami po dyskach materii gwiazdowej, jakie generowane są przez ich modele. W swojej młodości, dyski te pomagały kierować gaz ku czarnym dziurom.

W praktyce bardzo trudno jest zaobserwować takie niesymatryczne dyski, ponieważ znajdują się one stosunkowo blisko czarnych dziur, które w swoim otoczeniu generują ogromne ilości promieniowania. Jednak poszukiwanie dysków może być też nowym sposobem na szukanie supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktyk, w których ich jeszcze nie zaobserwowano.


 7 marca 2010
Źródło | Magda Siuda

Liczba odsłon: 1160