Naukowcy zbliżyli się o krok do poznania dwóch największych tajemnic astrofizyki dzięki nowym obserwacjom prowadzonym za pomocą obserwatorium rentgenowskiego Chandra Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) - satelity kosmicznego wystrzelonego przez NASA w 1999 r., który umożliwia prowadzenie obserwacji z wykorzystaniem promieniowania rentgenowskiego, co jest niemożliwe w atmosferze Ziemi pochłaniającej te promienie.

Ostatnie zdjęcia rentgenowskie, na których widać przepływ gorącego gazu w kierunku czarnej dziury, umożliwiają wyjaśnienie dwóch podstawowych problemów współczesnej astrofizyki: w jaki sposób powiększają się czarne dziury i jak zachowuje się materia w ich silnej grawitacji. Naukowcy z uczelni wyższych w Alabamie, Kalifornii i Michigan w USA opublikowali wyniki swoich badań w czasopiśmie Astrophysical Journal Letters.

Zespół poddał analizie czarną dziurę znajdującą się w odległości około 32 mln lat świetlnych od Ziemi w centrum dużej galaktyki o nazwie NGC 3115. Chociaż wcześniejsze dane wskazywały na opadanie materii w kierunku czarnych dziur i na nie, to naukowcy nigdy wcześniej nie byli w stanie zobaczyć wyraźnego obrazu gorącego gazu w różnych odległościach od czarnej dziury.

Zdjęcia gorącego gazu wykonane w różnych odległościach od tej supermasywnej czarnej dziury umożliwiły astronomom zaobserwowanie krytycznego progu, za którym ruch gazu zaczyna być dominowany przez grawitację czarnej dziury, po to aby gaz ostatecznie wpadł do jej wnętrza. Ta odległość od czarnej dziury jest nazywana promieniem Bondiego.

"To ekscytujące odkryć tak wyraźny dowód na to, że gaz może znaleźć się w okowach masywnej czarnej dziury" - mówi Ka-Wah Wong z Uniwersytetu Alabama, naczelny autor badań. "Rozdzielczość obrazów z Chandry zapewnia unikalną możliwość pogłębienia wiedzy na temat przechwytywania materii przez czarne dziury na podstawie badania tego pobliskiego obiektu."

Gaz wpływający do czarnej dziury zostaje "ściśnięty" przez co staje się gorętszy i jaśniejszy. Zespół odkrył, że temperatura gazu zaczyna rosnąć w odległości około 700 lat świetlnych od czarnej dziury. Naukowcy byli następnie w stanie zmapować lokalizację promienia Bondiego. To sugeruje, że czarna dziura w centrum galaktyki NGC 3115 ma masę około dwa miliardy razy większą od Słońca, co oznacza, że jest najbliższą Ziemi czarną dziurą takiej wielkości.

Dane z obserwatorium Chandra ujawniają również, że zgodnie z przewidywaniami zespołu gaz w pobliżu czarnej dziury znajdującej się w centrum galaktyki jest gęstszy od gazu zlokalizowanego dalej. Na podstawie zaobserwowanych właściwości gazu i założeń teoretycznych zespół oszacował następnie, że każdego roku gaz o masie równej około 2% masy Słońca jest przeciągany przez promień Bondiego w kierunku czarnej dziury.

"Obecnie największa tajemnica astrofizyki dotyczy tego, jak obszar wokół masywnych czarnych dziur może pozostawać tak ciemny, kiedy jest tak dużo dostępnego paliwa, aby go rozświetlić" - mówi współautor Jimmy Irwin, naukowiec zaangażowany w badania. "Ta czarna dziura jest doskonałym upostaciowieniem tego problemu."

Istnieją dwa możliwe wyjaśnienia tej sprzeczności: pierwsze mówi, że znacznie mniej materii wpada tak naprawdę do czarnej dziury w porównaniu do tej poruszającej się wewnątrz promienia Bondiego, a według drugiego przekształcenie energii w promieniowanie jest znacznie mniej wydajne niż się zakłada.

Rozmaite modele opisujące przepływ materii do czarnej dziury przedstawiają odmienne przewidywania tempa wzrostu gęstości gazu zbliżającego się do czarnej dziury. Zespół ma teraz nadzieję, że Chandra wygeneruje precyzyjniejsze obserwacje w przyszłości i dostarczy astronomom potrzebnych danych do wykluczenia niektórych z tych modeli.

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS