Czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej nagle się „obudziła” (wideo)

Naukowcy, pracujący z teleskopem Kecka na Hawajach, odnotowali potężny wybuch w okolicach supermasywnej czarnej dziury Sgr A* w centrum galaktyki.

Mogła ona rozerwać na części gwiazdę lub wchłonąć dużą ilość materii pod koniec maja, powiedział słynny astronom Philip Plait. 

„Obecnie mamy dwie hipotezy. Z jednej strony Sgr A* mogła wyrwać i wchłonąć część materii gwiazdy S0-2, która zbliżyła się do niej w maju ubiegłego roku. Z drugiej strony nie wykluczamy, że w tej chwili do dziury dotarła część obłoku gazu G2, która podeszła do niej na niebezpieczną odległość pięć lat temu” – powiedział Tuan Do, astronom z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles.

W centrum Drogi Mlecznej i przypuszczalnie wszystkich pozostałych galaktyk Wszechświata istnieje niezwykle ogromna czarna dziura. W naszym przypadku jest ona około 4 mln razy cięższa od Słońca i znajduje się w odległości 26 tys. lat świetlnych od Ziemi.

Tę czarną dziurę, nazwaną przez naukowców Sagittarius A*, otacza kilkadziesiąt gwiazd i kilka dużych obłoków gazu, które co jakiś czas zbliżają się do niej i przelatują w niebezpiecznej odległości.

Dobrymi przykładami są gwiazda S0-2, odkryta przez astronomów prawie 20 lat temu i obłok gazu G2, odkryty przez niemieckiego astronoma Reinharda Genzela w 2011 roku. Oba te obiekty przeleciały dość niedawno w rekordowo małej odległości od horyzontu zdarzeń i naukowcy przypuszczali, że obydwu tym przelotom musiały towarzyszyć potężne „fajerwerki”, czy nawet śmierć dwóch kandydatów do roli „obiadu” czarnej dziury.

Podobny scenariusz wydarzeń interesował astrofizyków z jednego prostego powodu - Sgr A* w odróżnieniu od wielu innych supermasywnych czarnych dziur znajduje się w „śpiączce” i nie przejawia szczególnych cech aktywności.

Wchłonięcie gwiazdy czy obłoku gazu, jaki liczyli badacze, powinno było ją przebudzić i dać im pierwszą możliwość dokładnego przeanalizowania struktury wyrzutów materii czarnej dziury i tego, jak ją ona wchłania.

Te nadzieje, jak dopuszczali już wcześniej astronomowie, się jednak nie spełniły. Pierwsze obserwacje „randki” Sgr A* z gwiazdą i obłokiem gazu pokazały, że oba obiekty przetrwały zbliżenie i nie zostały zniszczone przez czarną dziurę. Co więcej, naukowcy nie odnotowali żadnych wybuchów i innych oznak tego, że utraciły one znaczną część masy.

Here's a timelapse of images over 2.5 hr from May from @keckobservatory of the supermassive black hole Sgr A*. The black hole is always variable, but this was the brightest we've seen in the infrared so far. It was probably even brighter before we started observing that night! pic.twitter.com/MwXioZ7twV

— Tuan Do (@quantumpenguin) 11 августа 2019 г.

Sytuacja zmieniła się gwałtownie w połowie maja tego roku, kiedy Do i jego koledzy, pracujący z teleskopem Kecka, zlokalizowanym na wulkanie Mauna Kea  na Hawajach, zaczęli rejestrować bardzo duże i szybkie wibracje siły promieniowania podczerwonego Sgr A*. – mówi Philip  Plait. W niektórych przypadkach jej jasność wzrastała 75 razy w ciągu kilku godzin, a później tak samo szybko spadała.

Jak tłumaczy astrofizyk, większość ciepła i światła, emitowanego z czarnej dziury, pochłania grube „futro” z pyłu i gazu, otaczające centrum galaktyki i dlatego te wahania świadczą o gwałtownych zmianach w zachowaniu Sgr A* oraz o jej możliwym przebudzeniu.

„Wahania siły promieniowania świadczą o tym, że ilość gazu, opadającego na horyzont zdarzeń zauważalnie i bardzo szybko się zmienia. Nie wiemy na razie, co właściwie jest przyczyną tych fluktuacji, nie możemy również stwierdzić, jak długo będzie trwało to przebudzanie się czarnej dziury” – kontynuuje Do.

Siła tej emisji światła wzrastała do końca maja tego roku, jednak astronomowie nie mogą na razie powiedzieć nic o dalszych zmianach zachowania czarnej dziury z jednego bardzo „ziemskiego” powodu.

Chodzi o to, że naukowcy już od prawie dwóch miesięcy nie mają fizycznego dostępu do teleskopów, ponieważ demonstrujący aktywiści religijni zablokowali główną drogę, prowadzącą do obserwatoriów, próbując nie dopuścić do budowy supernowoczesnego 30-metrowego teleskopu TMT (Thirty Meter Telescope) na szczycie „świętej góry”.

Skąd się biorą czarne dziury?

Naukowcy z University of Birmingham, którzy zajmują się falami grawitacyjnymi, opracowali nowy model, mogący pomóc astronomom w poszukiwaniu pochodzenia układów masywnych czarnych dziur we Wszechświecie.

Czarne dziury powstają w wyniku zderzenia się gwiazd i wybuchów supernowych. Wielkość tych dużych obiektów jest mierzona masami Słońca. Z reguły po gwiazdach pozostają czarne dziury o masie do 45 razy większej od Słońca. Później systemy te łączą się i zlewają w jedną całość, tworząc fale grawitacyjne, które można obserwować dzięki detektorom LIGO i Virgo.

Zderzenie gwiazd wynika z niestabilności, zapobiegającej tworzenie się masywnych czarnych dziur. Dlatego też potrzebny jest nowy model, aby wyjaśnić istnienie podwójnych układów tych obiektów o masach większych niż 50 mas Słońca.

Zdaniem naukowców „czarne dziury nowego pokolenia” można obserwować przy pomocy obserwatorów LIGO i Virgo.

W nowej pracy naukowców z Instytutu Grawitacyjnej Astronomii Fal przy Uniwersytecie Birmingham wysunięto hipotezę, że przyszłe obserwacje scalania czarnych dziur pozwolą nam ustalić miejsce ich „narodzin”. Naukowcy dokonali nowych obliczeń, które mogłyby pomóc astronomom lepiej zrozumieć te połączenia i dowiedzieć się, skąd pochodzą te obiekty. Badacze przeprowadzili nowe obliczenia, które mogłyby pomóc astronomom lepiej zrozumieć to zjawisko.