Rentgenowskie niebo

Astronomowie wiedzą, że niebo świeci w wysoko energetycznym zakresie promieniowania rentgenowskiego. Uważają promienie X za ostatnie tchnienie materii pochłanianej przez masywne, czarne dziury. Obiekty te ukrywają się za grubymi ścianami gazu i pyłu; są one tak grube, że jedynie fale radiowe oraz bardzo energetyczne promienie X mogą się przez nie przedrzeć. Te drugie jedynie w swych najwyższych energiach - "umiarkowane" promienie X również są blokowane.

Wiele masywnych, czarnych dziur ukrywa się nawet w pobliskich galaktykach, takich jak ukazana na zdjęciu z HST Galaktyka Cyrkiel. W zakresach optycznym i ultrafioletowym głównymi widocznymi cechami są intensywna formacja gwiazd oraz występowanie obłoków pyłowych. Jednak w jądrze ukrywa się źródło bardzo energetycznego promieniowania rentgenowskiego, które sygnalizuje obecność czarnej dziury. Na zdjęciu nie widać w tym miejscu żadnego zwartego źródła. Źródło: NASA, Andrew S. Wilson (University of Maryland); Patrick L. Shopbell (Caltech); Chris Simpson (Subaru Telescope); Thaisa Strorchi-Bergmann, F. K. B. Barbosa (UFRGS, Brazil); Martin J. Ward (University of Leicester, U.K.).

Spotykając masywne, czarne dziury połykające swe otoczenie, astronomowie potrafią je identyfikować dzięki osobliwemu zachowaniu w zakresach optycznym i ultrafioletowym. Nazywają je aktywnymi jądrami galaktyk (ang. Active Galactic Nuclei) lub kwazarami. Jednak masywne, czarne dziury zalewające niebo promieniowaniem rentgenowskim są zbyt dobrze schowane, by zostać wykryte w ten sposób, choć astronomowie uważają, iż w odległym Wszechświecie są ich miliony.

Zespół z Uniwersytetu Arizony (ang. University of Arizona) prawdopodobnie mógł odnaleźć kilka z tych ulotnych, czarnych dziur. Absolwentka Jennifer Donley i jej współpracownicy wykorzystali Kosmiczny Teleskop Spitzera (ang. Spitzer Space Telescope) do uzyskania bardzo czułych, wykonanych w podczerwieni - zatem ukazujących promieniowanie termiczne - map obszarów obserwowanych poprzednio w zakresie radiowym. Wiele galaktyk jest jasnych w podczerwieni, ponieważ młode gwiazdy bardzo efektywnie podgrzewają międzygwiazdowy pył; są jednak słabe radiowo. Jednak niektóre aktywne jądra galaktyk są jasne radiowo, a względnie słabe w podczerwieni. Grupa przebadała setki radioźródeł, z których wyłowiła 27 na tyle jasnych radiowo i słabych w podczerwieni, że mogą to być jedynie aktywne jądra galaktyk. Nowa metoda tym samym ominęła problem obserwacji źródeł w zakresie, w którym są one ukryte.

Wszystkie 27 obiektów znajduje się w obszarze najgłębszego, kiedykolwiek wykonanego, przeglądu w promieniach X; w obszar ten kosmiczne obserwatorium Chandra (ang. Chandra X-Ray Observatory) wpatrywało się nieprzerwanie przez ponad trzy tygodnie! Mniej niż połowa z 27 źródeł była już znana. Grupa szukała choćby śladów promieniowania rentgenowskiego u pozostałych, lecz pięć nie wykazało żadnej aktywności. Możliwe, że te pięć źródeł różni się od innych, masywnych, czarnych dziur i po prostu nie wytwarza promieniowania rentgenowskiego, powiedziała Donley. Niemniej, bardziej prawdopodobne jest, iż są "zwyczajnymi" czarnymi dziurami, lecz znajdują się za ścianami gazu tak gęstymi, że Chandra nie potrafi nic przez nie dostrzec. "Spodziewamy się, że ukryte czarne dziury zachowują się dokładnie w taki sposób", powiedziała Donley.

Wiele innych metod także zaowocowało znalezieniem kandydatów na ukryte źródła rentgenowskie. Jednak znaki wysyłane przez czarną dziurę mogą być zbyt trudne do wykrycia przez Chandrę. Mimo, iż nie wszyscy pozostali kandydaci byli obserwowani w zakresie rentgenowskim, uznaje się, że zwykle podobne są do innych źródeł, jasnych dla Chandry. Koncentrując się na super-głębokim polu X, grupa Donley była w stanie odnaleźć te pięć obiektów, będących prawdziwymi prototypami wielu wysokoenergetycznych źródeł rentgenowskich potrzebnych do wyjaśnienia świecenia nieba. "Pięć ukrytych, czarnych dziur spośród 27 obiektów to właśnie tyle, ile powinniśmy odnaleźć zgodnie z teoretycznymi przewidywaniami" - powiedziała Donley - "lecz, aby wiedzieć, czy owe przewidywania są na pewno właściwe, tak naprawdę powinniśmy mieć więcej źródeł. Na całe szczęście, Spitzer obserwuje głęboko w zakresie rentgenowskim inne pola, więc niebawem będziemy mogli powiedzieć, czy naprawdę rozumiemy świecenie rentgenowskiego nieba."

Praca opisywana jest w publikacji Donley, George'a Rieke'a, Jane Rigby i Pablo Pereza-Gonzaleza, która niedawno została przyjęta do druku przez Astrophysical Journal. Nad misją Kosmicznego Teleskopu Spitzera czuwa Jet Propulsion Laboratory. Operacje naukowe przeprowadzane są w Naukowym Centrum Spitzera (ang. Spitzer Science Center) w Caltechu (ang. California Institute of Technology). Caltech zarządza JPL dla NASA. Wykorzystany przy opisanych pracach Wielopasmowy Fotometr Teleskopu Spitzera (ang. Spitzer's Multiband and Imaging Photometer) został zbudowany przez Uniwersytet Arizony w Tucson w stanie Arizona. Prace nad nim przebiegały pod kierownictwem George'a Rieke'a z tegoż uniwersytetu.

16 sierpnia 2005

Źródło: NASA | University of Arizona | Marek Weżgowiec

Liczba odsłon: 1086