Są takie żarloczne...
Za najbardziej żarłoczną uważa się supermasywną czarną dziurę J2157-3602 z gwiazdozbioru Ryby Południowej. Co dwa dni ta czarna dziura pożera masę równoważną naszemu Słońcu. Jest odległa od nas 12,5 miliarda lat światła i ma masę około 20 miliardów mas Słońca, a jej jasność jest 695 trylionów razy większa od jasności Słońca. Jej masa powiększa się o 1 procent co milion lat.
A obserwujemy tego potwora aktualnie jakieś 4 miliardy lat po Big Bangu. Przeciętna czarna dziura ma masę około 50 mas Słońca. Niektórzy astronomowie przypuszczają, że ten najbardziej żarłoczny potwór musiał „zastartować z masą ok. 5000 Słońc. I nie wiedzą jak ta czarna dziura mogła rosnąć tak szybko w tak krótkim czasie.
„Nie wiemy, w jaki sposób ta czarna dziura stała się tak duża we wczesnych dniach Wszechświata. Ale kto wie, co wydarzyło się w ciemnych, wczesnych epokach Wszechświata?” – mówi dr Christian Wolf z Australian National University.
Uważa się, że supermasywne czarne dziury powstały już około 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu, ale w jaki sposób stały się tak duże i tak szybko po Wielkim Wybuchu pozostaje tajemnicą.
Nie wiadomo też jak przebiega proces odżywiania się takiej czarnej dziury, która pochłania pył, gaz, kawałki „niebiańskich” szczątków, gwiazdy i wszystko inne, co może wessać używając swojego potężnego grawitacyjnego wpływu.
Po raz pierwszy astronomowie bezpośrednio dostrzegli efekty konsumpcji supermasywnej czarnej dziury gdy jej potężna grawitacja rozerwała gwiazdę, która błąkała się zbyt blisko tego masywnego potwora – zaobserwowali powstawanie i ekspansję szybko poruszającego się strumienia wyrzucanej materii.
Naukowcy śledzili to wydarzenie za pomocą radioteleskopów radiowych i podczerwonych, w tym Very Long Baseline Array (VLBA) i NASA Spitzer Space Telescope w parze zderzających się galaktyk Arp 299 od 13 lat. Galaktyki znajdują się w gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy, około 150 milionów lat świetlnych od Ziemi . W jądrze jednej z galaktyk czarna dziura, 20 milionów razy większa niż Słońce, konsumowała gwiazdę o 4-6 krotnej masie Słońca, uruchamiając łańcuch zdarzeń, które ujawniły ważne szczegóły brutalnego spotkania. Naukowcy wykorzystali także obserwacje Arp 299 wykonane przez kosmiczny teleskop Hubble'a przed i po pojawieniu się erupcji.
Stwierdzono tylko niewielką liczbę takich gwiezdnych zgonów, zwanych zdarzeniami powodującymi zaburzenia pływowe - Tidal Disruption Event. Teoretycy sugerują, że materiał wyrzucony ze skazanej na zagładę gwiazdy tworzy wirujący dysk wokół czarnej dziury, emitując intensywne promieniowanie rentgenowskie i światło widzialne, a także generuje strumienie materii na zewnątrz z biegunów dysku z prędkością prawie równą prędkości światła.
"Nigdy wcześniej nie byliśmy w stanie obserwować powstawania i ewolucji strumienia z jednego z tych wydarzeń" - powiedział Miguel Perez-Torres, z Instytutu Astrofizycznego Andaluzji w Granadzie, Hiszpania, oraz autor artykułu opisującego to odkrycie .
Astrofizycy po raz pierwszy i w pełni prześledzili jak czarna dziura rozrywa na części gwiazdę, „przeżuwa” jej resztki i „wypluwa” je w przestrzeń kosmiczną. Zdarzenie to jest opisane w czasopiśmie Science z 14 czerwca 2018 r. Uczeni otrzymali po raz pierwszy możliwość obserwacji takiego kosmicznego wydarzenia „w czasie rzeczywistym".
Nie zawsze cała materia takiej gwiazdy jest wchłaniana do wnętrza czarnej dziury. Czasami wiąże się to z emisją gigantycznego strumienia plazmy w postaci dżeta .
„Nigdy wcześniej nie udało się nam zobaczyć, jak formuje się taki wyrzut materii. Przez większy okres czasu supermasywne czarne dziury nie rozrywają gwiazd i pozostają praktycznie niewidzialne dla nas” - mówił Perez-Torres. „Dopiero teraz pojawiła się szansa zaobserwować co dzieje się w okolicach czarnej dziury podczas podobnych spotkań z gwiazdą”.
Jak dotąd, zauważa astrofizyk, jego zespół nie zdołał zaobserwować czarnych dziur w pierwszych fazach "posiłku", kiedy ta już zaczęła niszczyć gwiazdę, ale jeszcze nie zaczęła "konsumować" jej pozostałości i wyrzucać "resztki" w postaci dżetów - wąskie belki plazmowe , rozproszone do prędkości zbliżonych do światła
Przyjęto uważać, że w centrach masywnych galaktyk istnieje przynajmniej jedna supermasywna czarna dziura. Przyczyny powstawania takich obiektów nie są całkiem jasne. Niektórzy uważają na podstawie obserwacji zakrzywienia przestrzeni, że typowa masa supermasywnych czarnych dziur wynosi od milionów do kilku miliardów mas Słońca.
Analiza fotografii i danych od 2005 roku umożliwił astrofizykom odkryć kilka interesujących cech diety masywnych czarnych dziur. Wykryto że cząstki dżetu osiągają 25% prędkości światła, mają wąski, stożkowy kształt i obliczono położenie „punktu”, w którym narodził się dżet.
W sumie, podczas "posiłku" czarna dziura wytwarzała więcej światła i innych form promieniowania, niż produkuje około milion gwiazd podobnych do Słońca przez całe swe życie lub 10 potężnych supernowych.
Te dane pomogą innym naukowcom zrozumieć wzajemne oddziaływania pól magnetycznych z kreacyjnym dyskiem wokół czarnej dziury, co przyspiesza materię dżeta do relatywistycznych prędkości, oraz dlaczego niektóre z supermasywnych czarnych dziur ciągle wyrzucają takie strumienie plazmowe, podczas gdy inne, jak np. czarna dziura SagittariusA* w centrum Drogi Mlecznej, zachowują się względnie spokojnie.
Niektórzy astronomowie wypowiadają się, że przeciętna czarna dziura ma masę około 50 mas Słońca. Generalnie, czarne dziury mają zupełnie różne masy.
Za małe czarne dziury uważa się obiekty o masie od 10 do 100 mas Słońca - są pozostałością umierających gwiazd . To są te, których zderzenia są odpowiedzialne za wykryte do tej pory fale grawitacyjne czarnych dziur.
Supermasywne czarne dziury to obiekty o masie ponad 100 000 mas Słońca. One zamieszkują centra większości galaktyk. To są te, które czają się w sercach galaktyk, wokół których krąży wszystko w galaktyce. Ich dolna granica mieści się w zakresie 100000 mas Słońca, ale zazwyczaj mogą to być miliony lub miliardy mas Słońca. Strzelec A *, supermasywna czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej, ma około 4 milionów mas Słońca .
Rozproszone po całym wszechświecie są czarne dziur bardziej tajemniczego typu . Te o średniej masie czarne dziury – Intermediate Mass Black Holes (IMBHs) mieszczące się w zakresie od 100 (niektórzy uważają od 1000) do 100 000 mas Słońca są tak trudne do zaobserwowania, że nawet ich istnienie jest czasami kwestionowane. Nie jest też jasne jak takie czarne dziury powstają. A niektórzy wręcz twierdzą, ze takie czarne dziury nie istnieją i uważają je za „brakujące ogniwo” czarnych dziur.
Kliknij!
Najnowsze badania opublikowane 18.06 w Nature Astronomy pokazują najsilniejsze dotychczas dowody na istnienie pośrednich czarnych dziur IMBHs polegające na nieoczekiwanym „wyłapaniu” jednej z nich, która niszcząc bliską jej gwiazdę wskutek zaburzeń pływowych (TDE) wyemitowała potężną wiązkę promieniowania rentgenowskiego. Dr Dacheng Lin ze Space Science Center at the University of New Hampshire mówi: „Podczas TDE niektóre gwiezdne szczątki są wyrzucane na zewnątrz przy dużych prędkościach, podczas gdy reszta spada w kierunku czarnej dziury. Gdy podróżuje do wewnątrz i jest spożywana przez czarną dziurę, materiał nagrzewa się do milionów stopni i generuje wyraźny rozbłysk rentgenowski… Tego typu race mogą łatwo osiągnąć maksymalną jasność i są jednym z najbardziej skutecznych sposobów wykrywania IMBHs”.
W danych z orbitujących wokół teleskopów NASA Chandra X-ray Observatory, NASA's Swift Satellite i ESM XMM-Newton znaleźli ogromny, rozbłysk promieniowania z „przedmieść” galaktyki oddalonej o 740 milionów lat świetlnych.
Kliknij i przeczytaj!
Wydarzenie o nazwie 3XMM J215022.4−055108 (J2150-0550) w galaktyce 6dFGS gJ215022.2-055059 rozpoczęło się w październiku 2003 r. flarą promieniowania rentgenowskiego, która zanika w ciągu następnej dekady, nieco podobnie jak omówione wydarzenie w centrum galaktyki Arp 299B, gdy supermasywna czarna dziura rozdziera i pożera gwiazdę. Niestety, w 2003 roku nikt tego wydarzenia nie zauważył.
Rozkład fotonów promieniowania zależy od masy czarnej dziury - w ten sposób zespół badawczy był w stanie określić jej wielkość i oszacować jej masę – astrofizycy szacują, że ta czarna dziura na krańcu galaktyki ma masę od około 50 000 do 100 000 mas Słońca.
"To niesamowicie ekscytujące: tego typu czarna dziura nie została tak wyraźnie zauważona" - powiedział Lin.
„Ze względu na bardzo niską częstość występowania takich wybuchów wywołanych gwiazdą w przypadku IMBH, wierzymy, że nasze odkrycie sugeruje, że może istnieć wiele IMBHs czających się w uśpionym stanie na peryferiach galaktyk w całym wszechświecie lokalnym", uważają astronomowie z zespołu astronoma Dachen Lin.
I już chyba nikt nie powinien mieć wątpliwości, że czarne dziury o bardzo różnorakich masach istnieją zarówno w centrach galaktyk, jaki na ich krańcach.
I może ich być mnóstwo we Wszechświecie.
Ba! Twierdzą, że IMBH są powszechne w całym Wszechświecie, ale rzadko aktywne, a zatem trudne do wykrycia.
Przy tak rzadkich zdarzeniach związanych z zakłóceniami pływów TDE, astrofizycy muszą obserwować właściwe miejsca Wszechświata we właściwym czasie. Ponieważ dr Lin i jego zespół przypadkowo natknęli się na jedną czarną dziurę o średniej masie, to wierzą, że większość IMBHs po prostu znajduje się w stanie „uśpienia”, czekając na pożarcie gwiazdy i ujawnienie swojej obecności.
Katalog źródeł promieniowania rentgenowskiego powstały dzięki obserwacjom Teleskopu Kosmicznego XMM-Newton może kryć więcej śladów tego rodzaju czarnych dziur. Studiowanie ich jest ważne, ponieważ IMBHs są uważane za "nasiona" supermasywnych czarnych dziur, które mają znaczny wpływ na galaktyki macierzyste, zaczynając od procesów gwiazdotwórczych.
Dalsze polowania na IMBHs oraz supermasywne czarne obiekty, nie tylko poszerzy naszą wiedzę o czarnych dziurach, ale także o ewolucji galaktyk i konfiguracji naszego wszechświata.
