Satelita Swift odkrył nową czarną dziurę w naszej Galaktyce

Schemat gwiazdy nowej. Źródło: NASA's Goddard Space Flight Center
We wrześniu 2012 satelita Swift wystrzelony na orbitę Ziemi przez NASA  zarejestrował rozbłyski rentgenowskie. Pochodziły one najprawdopodobniej z  rozgrzanego gazu, opadającego na nieznaną nam dotychczas czarną dziurę  rezydującą w Naszej Galaktyce.
 
W normalnych warunkach taki gaz stopniowo opadałby na centrum masy ruchem  spiralnym. Jednak w przypadku układu Swift J1745-26 duża masa gazu zbierała się tam latami, zanim zaczął on  wreszcie akreować.
 
Satelita Swift wykrył wzrastający napływ promieniowania rentgenowskiego o  wysokich energiach, dochodzącego ze źródła położonego w centrum Drogi Mlecznej.  Tym źródłem musi być gwiazda nowa rentgenowska. A to oznacza, że w takim układzie musi też znajdywać się czarna dziura o tzw. masie gwiazdowej. Jasne  nowe rentgenowskie są tak rzadko spotykane, że odkrycie jednej z nich dla naukowców z zespołu kierującego satelitą Swift jest niezwykle cennym  wydarzeniem.
 
Nowa rentgenowska to młode źródło promieniowania X, które pojawia się dość  nieoczekiwanie, osiąga maksimum swej jasności w ciągu zaledwie kilku dni, po czym jej blask stopniowo słabnie w przeciągu paru miesięcy. Rozbłysk zachodzi w momencie, gdy strumień zgromadzonego wokół takiej gwiazdy gazu zaczyna przepływać w kierunku towarzyszącego jej drugiego składnika układu podwójnego - jakim jest jeden z najbardziej gęstych obiektów znanych w astrofizyce, czyli  czarna dziura lub gwiazda neutronowa.
 
Nowo odkryta gwiazda tego typu została oznaczona jako Swift J1745-26. Położona jest zaledwie kilka stopni od centrum Naszej Galaktyki w konstelacji Strzelca.  Astronomowie nie wiedzą, jak daleko od nas się ona znajduje, jednak jej odległość prawdopodobnie wynosi od 20,000 do 30,000 lat świetlnych od nas, patrząc w kierunku wewnętrznych części Galaktyki. Teleskopy naziemne wykryły również emisję radiową i podczerwoną, pochodzącą z tego samego obszaru nieba.Jednak gruba warstwa nieprzejrzystego pyłu spowijająca ten obszar powoduje, że nie możemy bezpośrednio zaobserwować układu Swift J1745-26 w świetle widzialnym.
 
Obserwowane promieniowanie jednoznacznie wskazuje na to, że mamy istotnie  do czynienia z nową rentgenowską złożoną m.in. z czarnej dziury jako gęstszego składnika. Gdy promieniowanie rentgenowskie obiektu zacznie silnie słabnąć, będzie można zmierzyć jego masę i tym samym potwierdzić, że jest to istotnie czarna dziura. Jeśli tak, to musi ona być składnikiem tzw. układu podwójnego o małej masie (ang. low-mass X-ray binary system, LMXB), który oprócz niej zawiera także zwykłą gwiazdę typu słonecznego. Strumień gazu przepływa z "normalnej" gwiazdy na obiekt nadgęsty, tworząc dysk magazynujący materię wokół tej czarnej dziury. W większości znanych przypadków obiektów typu LMXB gaz tworzący ten dysk porusza się w dół ruchem spiralnym, silnie rozgrzewa, i w efekcie świeci ciągłym strumieniem światła w dziedzinie rentgenowskiej.
 
Jednak w pewnych warunkach ten stabilny układ może być dodatkowo uzależniony od tempa, w jakim materia przepływa z jednego składnika układu na drugi. W pewnych przypadkach dysk nie jest już dłużej stabilny jako całość i rozpada się na dwa całkiem różne środowiska - przy czym jedno z nich to znacznie chłodniejszy, w niewielkim stopniu zjonizowany obszar, w którym gaz w prosty sposób zbiera się w zewnętrznych rejonach dysku, oraz gorąca, zjonizowana materia emitująca fale pływowe poruszające się w kierunku centrum gęstego składnika układu.
 
Każdy rozbłysk oczyszcza ten wewnętrzny dysk. Wówczas nie ma tam wcale lub prawie wcale materii spadającej na czarną dziurę, zatem układ taki przestaje być jasnym źródłem promieniowania rentgenowskiego. Wiele lat później, gdy wystarczająco wiele tego gazu zdoła zakumulować się w zewnętrznych rejonach dysku akrecyjnego, układ znów powraca do swego poprzedniego, "gorącego" stanu i wysyła dalej duże ilości materii w kierunku centrum, produkując nowe rozbłyski w dziedzinie promieni X.
 
Ten pokrótce opisany powyżej cykl dobrze tłumaczy zjawiska rozbłyskowe w przypadku bardzo różnych układów - począwszy od dysków protoplanetarnych  młodych gwiazd, a skończywszy na nowych karłowatych, w przypadku których obiektem centralnym jest biały karzeł, lub właśnie na układach z czarnymi dziurami, jakie znajdujemy często w centrach odległych galaktyk.
 
Swift, wystrzelony na niską okołoziemską orbitę w listopadzie 2004 roku z kosmodromu na przylądku Cape Canaveral, jest zarządzany przez Goddard Space Flight Center. To pierwsze w historii wielozakresowe orbitalne obserwatorium przeznaczone do badań rozbłysków gamma.

Liczba odsłon: 1585