Galaktyka

Czarna dziura? Tylko w naszej galaktyce są ich tysiące

Fot. spitzer space telescope / nasa
O obecności supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki wiemy już od dłuższego czasu. Jest nim najprawdopodobniej obiekt określany jako Sagittarius A*. Wiemy też, że podobne, supermasywne obiekty znajdują się również w centrach innych galaktych, jednak naukowcy z Columbia University doszli do wniosku, że w centrum Drogi Mlecznej znajduje się w istocie nie jedna lecz... tysiące czarnych dziur.

Supermasywna czarna dziura zlokalizowana w centrum naszej galaktyki zdaje się mieć – według najnowszych badań naukowców – bardzo liczne sąsiedztwo nieco mniejszych „sióstr”. Zgodnie z wynikami prac naukowców z Columbia University dotychczasowe oszacowania liczby tych obiektów w naszej galaktyce były bardzo, ale to bardzo zaniżone. Najnowsze rezultaty badań sugerują, że obiektowi Sagittarius A* towarzyszy nawet 10 tysięcy innych czarnych dziur. Przez całe dziesięciolecia fizycy i astronomowie uważali, że czarne dziury opadają do centrum galaktyki i tam gromadzą się tworząc jeden supermasywny obiekt. Chuck Hailey, astrofizyk i szef grupy badawczej z Columbia University, mówi jednak, że przez długi czas nie udało się odnaleźć jednoznacznego dowodu, że te egzotyczne monstra faktycznie gromadzą się w centrum galaktyki. Jak twierdzi Hailey „to zadziwiające, że można przewidzieć tak dużą liczbę obiektów i nie znaleźć żadnych dowodów na ich występowanie”.

Od pewnego czasu Hailey i jego zespół polowali na czarne dziury korzystając z rentgenowskiego teleskopu Chandra X-Ray Observatory. Problem z czarnymi dziurami polega głównie na tym, że pojedyncze, samodzielne obiekty tego typu są prawie niemożliwe do wykrycia. Jednak w układach wielokrotnych, gdy np. czarnej dziurze towarzyszy orbitująca wokół wspólnego środka masy gwiazda, interakcje pomiędzy obiektami pozwalają – poprzez analizę emisji w paśmie fal rentgenowskich – wykryć, że w istocie mamy do czynienia nie z gwiazdą pojedynczą, lecz właśnie z układem podwójnym, którego jednym ze składników może być czarna dziura.

Zespół Haileya poszukiwał takich sygnałów w regionie rozciągającym się około trzy lata świetlne od obiektu Sagittarius A* uznawanego za supermasywną czarną dziurę w centrum naszej galaktyki. Obserwacji nie ułatwia fakt, że centrum galaktyki to przestrzeń o nieporównywalnie większej gęstości materii niż w bezpośrednim sąsiedztwie naszego układu słonecznego. „To miejsce wypełnione ogromną ilością gazu i pyłu, zablokowane przez ogromną liczbę gwiazd” – mówi Hailey. Obserwacje w paśmie widzialnym, czy w podczerwieni w takich warunkach są nieskuteczne. Jednak już w zakresie fal rentgenowskich pozwoliły badaczom na wykrycie kilkunastu czarnych dziur w badanym regionie.

NASA - Sagittarius A*
Najbliższe otoczenie obiektu Sagittarius A* uznawanego za supermasywną czarną dziurę w centrum naszej galaktyki (fot. NASA)

Znalezienie tak wielu czarnych dziur w tak małym regionie – 3 lata świetlne to w kosmicznej skali tyle co nic (najbliższa naszemu Słońcu gwiazda oddalona jest o ponad 4 lata świetlne) – jest o tyle znaczące, że dotychczas w całej naszej galaktyce znaleziono zaledwie kilkadziesiąt obiektów podejrzewanych o to, że są czarnymi dziurami. A cała nasza galaktyka ma średnicę 100 tysięcy lat świetlnych. Co więcej, w centrum Drogi Mlecznej z pewnością znajduje się o wiele więcej czarnych dziur niż znalezione kilkanaście tego typu obiektów. Naukowcy połączyli to, co już wiemy o czarnych dziurach i dokonali ekstrapolacji danych na to, czego nie mogli zobaczyć (samodzielne czarne dziury). Wyniki tych obliczeń sugerują że w samych tylko układach wielokrotnych czarnych dziur w centrum naszej galaktyki powinno być co najmniej kilkaset, a gdy do tego dodamy obiekty odizolowane, to ich liczba szacowana jest na ok. 10 tysięcy.

Fiona Harriston, astrofizyk z kalifornijskiego Caltech uważa ten rezultat za bardzo intrygujący, ale też ostrzega, że wciąż istnieje wiele niepewności, gdyż zespół znalazł tylko niewielką liczbę źródeł promieniowania rentgenowskiego. Niemniej, jak dostrzega Harriston, mają one charakterystyczny rozkład i odpowiednie cechy, aby być wyznacznikiem całej ukrytej populacji tych obiektów. Większa wiedza o ilości i rozmieszczeniu czarnych dziur pozwoli przewidywać ewentualne zderzenia tych obiektów, a to z kolei umożliwi dalsze badanie fal grawitacyjnych, owych zmarszczek czasoprzestrzeni przewidzianych przez Einsteina ponad 100 lat temu, a wykrytych dopiero niedawno w wyniku zderzenia czarnych dziur w bardzo odległym zakątku wszechświata. | CHIP