Obiad czarnej dziury szybko się zbliża


Astronomowie używający Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) odkryli obłok gazu kilkakrotnie przekraczający masę Ziemi, którzy szybko przyspiesza w kierunku czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. Po raz pierwszy w historii zaobserwowano zbliżenie do supermasywnej czarnej dziury takiego skazanego na zagładę obłoku. Wyniki badań zostaną opublikowane 5 stycznia 2012 r. w czasopiśmie „Nature”.

W trakcie 20-letniego programu, korzystając z teleskopów ESO do monitorowania ruchów gwiazd wokół supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki (eso0846) [1], zespół astronomów prowadzony przez Reinharda Genzela z Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) in Garching w Niemczech, odkrył unikalny nowy obiekt szybko zbliżający się do czarnej dziury.

Przez ostatnie siedem lat prędkość tego obiektu prawie podwoiła się, osiągają ponad 8 milionów km/h. Znajduje się on na bardzo wydłużonej orbicie [2] i połowie 2013 roku osiągnie odległość zaledwie około 40 miliardów kilometrów od horyzontu zdarzeń czarnej dziury (dystans około 36 godzin świetlnych [3]). To w kontekście astronomicznym ekstremalnie bliskie spotkanie z czarną dziurą

Obiekt jest znacznie chłodniejszy niż otaczające gwiazdy (zaledwie około 280 stopni Celsjusza) oraz jest zbudowany głównie wodoru i helu. Jest to zapylony, zjonizowany obłok gazu o masie prawie trzy razy większej niż Ziemia. Obłok świeci dzięki silnemu promieniowaniu ultrafioletowemu od gorących gwiazd wokół, w tłocznym sercu Drogi Mlecznej.

Obecna gęstość obłoku jest znacznie większa niż gazu otaczającego czarną dziurę. Jednak gdy obłok znajdzie się jeszcze bliżej głodnej bestii, zwiększające się zewnętrzne ciśnienie spowoduje skompresowanie obłoku. W tym samym czasie olbrzymie grawitacyjne oddziaływanie od czarnej dziury, która ma masę czterech milionów razy większą niż Słońce, nadal będzie przyspieszać ruch obłoku i rozciągać go wzdłuż orbity.

„Z fantastyki naukowej znana jest idea astronauty blisko czarnej dziury będącego tak rozciągniętym, że przypomina spaghetti. Teraz możemy zobaczy, że dzieje się to naprawdę z nowo odkrytym obłokiem. Nie przetrwa on tego doświadczenia.” wyjaśnia Stefan Gillessen (MPE), główny autor publikacji.

Brzegi obłoku zaczęły już dzielić się i przerywać, przypuszczalnie rozerwą się kompletnie w ciągu następnych kilku lat [4]. Astronomowie mogą zobaczyć jasne sygnały wzrastającego rozerwania obłoku w okresie od 2008 do 2011 roku.

Naukowcy spodziewają się także, że materia stanie się znacznie gorętsza wraz ze zbliżaniem się do czarnej dziury w 2013 roku i prawdopodobnie zacznie świecić w promieniowaniu rentgenowskim. Aktualnie w pobliżu czarnej dziury znajduje się mało materii, więc nowo przybyły posiłek będzie głównym paliwem dla czarnej dziury przez następne kilka lat.

Jednym z wyjaśnień uformowania się obłoku jest, że jego materia może pochodzić z niedalekich, młodych, masywnych gwiazd, które gwałtownie tracą masę poprzez silne wiatry gwiazdowe. Takie gwiazdy dosłownie wydmuchują swój gaz. Zderzające się wiatry gwiazdowe ze znanego układu podwójnego gwiazd na orbicie wokół centralnej czarnej dziury mogły doprowadzić do uformowania się obłoku.

“Następne dwa lata będą bardzo interesujące i powinny dostarczyć nam niezmiernie cennych informacji na temat zachowania materii wokół tak bardzo masywnych obiektów” podsumowuje Reinhard Genzel.

Uwagi

[1] Czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej jest formalnie znana jako Sgr A*. Jest to najbliższa znana supermasywna czarna dziura, a więc stanowi najlepsze miejsce do szczegółowego badania czarnych dziur.

[2] Obserwacje wykonano za pomocą podczerwonej kamery optyki adaptywnej NACO oraz podczerwonego spektrografu SINFONI, urządzeń zamontowanych na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Chile. Centrum Drogi Mlecznej znajduje się za grubymi obłokami, które rozpraszają i absorbują światło widzialne i muszą być obserwowane w zakresie fal podczerwonych, w których są bardziej przezroczyste.

[3] Godzina świetlna to dystans, jaki światło pokonuje w ciągu godziny. Jest to nieco więcej niż odległość od Słońca do planety Jowisz w Układzie Słonecznym. Dla porównania odległość od Słońca do najbliższej gwiazdy to ponad cztery lata świetlne. Obłok minie czarną dziurę w odległości mniejszej niż dziesięć razy odległość Słońce-Neptun.

[4] Efekt ten jest dobrze znany w fizyce płynów i można go obserwować na przykład wlewając syrop do szklanki wody. Strumień syropu przechodzący przez wodę będzie zaburzony, a krople rozerwą się – efektywnie rozcieńczając syrop w wodzie.

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1580