Czarna dziura wystrzeliła "pociski" materii

Naukowcy mogli prześledzić powstawanie i emitowanie "pocisków" dzięki obserwacjom należącego do NASA satelity RXTE i radioteleskopu VLBA. Te "pociski" to skupiska jonizowanych gazów, wyrzucone na zewnątrz czarnej dziury z prędkością zbliżoną do jednej czwartej prędkości światła. Naukowcy przypuszcają, że powstały one w miejscu znajdującym się tuż za horyzontem zdarzeń, czyli granicą po przekroczeniu której nic z obszaru czarnej dziury nie może się wydostać na zewnątrz.

- Jak sędzia w zawodach sportowych "przewinęliśmy" cały rozwój "pocisków", ustalając, kiedy się zaczął - powiedział Gregory Sivakoff z Uniwersytetu Alberty w Kanadzie. - Dzięki unikalnym możliwościom RXTE i VLBA możemy połączyć moment emisji "pocisku" ze zmianami, które prawdopodobnie sygnalizują początek procesu.

Czarna dziura korzysta z bliskości

Badania skupiły się wokół wybuchu, do którego doszło w podwójnym układzie H1743-322, oddalonym od nas o ok. 28 tys. lat świetlnych w kierunku konstelacji Scorpiona. Odkryty w 1977 roku system składa się z normalnej gwiazdy i czarnej dziury o skromnej - jak szacują naukowcy - ale nieokreślonej masie.

Ciała w tym układzie krążą wokół siebie nawzajem, a ich orbity są mierzone w dniach, co oznacza, że znajdują się bardzo blisko siebie. Dlatego czarna dziura stale "wysysa" strumień materii ze swojej gwiezdnej towarzyszki. Materia płynąca do wnęrza czarnej dziury tworzy wokół niej spłaszczony dysk akrecyjny rozległy na miliony kilometrów, kilka razy szerszy od naszego Słońca. Kiedy materia zwija się do środka, jest tak ściśnięta i rozgrzana, że generuje promieniowanie X.

Część zjonizowanej materii z dysku pod wpływem pola elektromagnetycznego "ucieka" na zewnątrz dysku wzdłuż osi czarnej dziury, tworząc przeciwnie skierowane wiązki, tzw. dżety. Składają się one zwykle ze stałego strumienia cząsteczek. Czasami jednak przekształcają się w duże skupiska gazów, które sa następnie wyrzucane na zewnątrz z ogromna predkością.

Ucieczka materii

Taka właśnie przemiana nastąpiła w układzie H1743-322 na początku czerwca 2009. Zespoły astronomów obserwowały je za pomocą satelity RXTE, radioteleskopu VLBA oraz teleskopów ATCA i Very LArge Array. Wszystkie ośrodki odnotowały zmiany promieniawania X i fal radiowych, kiedy nastąpiła transformacja.

Najpierw przez kilka dni promieniowanie X i emisja fal radiowych były w miarę stałe, chociaż RXTE odnotował pewne cykliczne wariacje promieniowania zwane wahaniami quasi-okresowymi (w skrócie z ang. QPO). Po kilku dniach pomiary wykazały znaczący spadek emisji fal radiowych. Astronomowie zinterpretowali QPO jako sygnały wytwarzane przez gazy gromadzące się w pobliżu czarnej dziury. Kolejne dane z RXTE wykazały, że QPO zniknęły, natomiast tego samego dnia wzrosła emisja radiowa.

Szczegółowy obraz z teleskopu VLBA pokazał wtedy jasne "pociski" przemieszczające się na zewnątrz układu zgodnie z kierunkiem jednego z dżetów. Dzień później to samo zjawisko przebiegło wzdłuż przeciwstawnej wiązki.

Takie same procesy w "olbrzymach"

Astronomowie połączyli początek nasilenia fal radiowych z "wystrzeleniem" gazowych pocisków. Jednak na podstawie danych z VLBA obliczyli, że początek procesu, który do tego doprowadził, nastąpił około dwa dni przed kulminacją emisji radiowej.

- Te badania dostarczają nowych danych, dotyczących warunków potrzebnych do utworzenia dżetów i sposobu ich powstawania - tłumaczy Chris Done, astrofizyk z Uniwersytetu w Durham, która uczestniczyła w projekcie.

Takie same zjawiska, tylko w większym wymiarze, dotyczą aktywnych galaktyk, gdzie wystepują czarne dziury o masach miliony czy biliony razy takich jak masa naszego Słońca, z których emisje materii mogą sięgać miliony lat świetlnych w dal.

- Czarne dziury w binarnym układzie zachowują się jak przyspieszone wersje ich galaktycznych kuzynów. Daje nam to pogląd, jak pracują i jak produkowana przez nie ogromna energia może wpłynąć na rozwój galaktyk i skupisk galaktyk - podsumował kierujący badaniem James Miller-Jones.

Autor: js/ms / Źródło: NASA