[Cytadela] Pogoń za dziurami wagi średniej trwa dalej

[NewsBot - Aktualności]

Dla najwytrwalszych bywalców tej strony (jeśli takowi oczywiście w ogóle istnieją) dzisiejszy wpis nie będzie z pewnością całkowitą „premierąâ€ w takim sensie, że dwukrotnie przynajmniej zdarzyło mi się w zamierzchłej przeszłości wspominać o potencjalnych kandydatkach do miana tzw. „średniomasywnych czarnych dziur” (tutaj i tutaj), chimerycznej póki co klasy obiektów kosmicznych, których hipotetyczne istnienie od wielu lat czeka na solidne potwierdzenie w ramach obserwacji. O ile dwa pozostałe „szczepy” czarnych dziur (gwiazdowe, powstające w trakcie grawitacyjnej zapaści sporawych gwiazd, o masie nieprzekraczającej kilkudziesięciu mas Słońca, oraz supermasywne, bytujące w jądrach wielu galaktyk i sięgające masą miliardów mas słonecznych) od bez mała kilkudziesięciu lat stanowią przedmiot intensywnej (choć niestety siłą rzeczy tylko pośredniej) obserwacji, o tyle spora skądinąd luka pomiędzy nimi (szacowana pod względem masy na 100 do 10000 mas słonecznych) czeka ciągle na konkretne uzupełnienie – pojawiają się co prawda co jakiś kolejni pretendenci do miana „zawodników wagi średniej” (o których pisałem właśnie we wspomnianych wyżej archiwalnych wpisach), wydaje się jednak, że żaden z nich nie przekonał do siebie przeważającej większości badaczy.

 

W ostatnim czasie naukowcy z amerykańskiego Goddard Space Flight Center, jednego z ośrodków agencji NASA, zaproponowali jednak kandydata, który – jak się obecnie wydaje – stanowi poniekąd „najlepszego podejrzanego”:  charakterystyka obiektu, który na przeciągu kilku minionych lat poddawany był przez nich natarczywym obserwacjom, sprawia, że jest on największym “kandydatem-pewniakiem” do miana „średniomasywnej czarnej dziury”. Po kolei jednak.

 

W odległości ok. 15,7 miliona lat świetlnych od Ziemi znajduje się galaktyka o katalogowej nazwie NGC 5408. W zasadzie galaktyka jak każda inna (z tych nieregularnych), o tyle jednak ciekawa, że przynależy do grona pewnej ich podgrupy, która wyróżnia się obecnością w swych wnętrznościach „superjasnych źródeł rentgenowskich” („Ultraluminous X-ray Source”, ULX), frapujących, niezwykle silnych „emiterów” promieniowania X, które zdają się generować więcej energii niż każdy znany nam proces związany z gwiazdami, mniej jednak niż ma to miejsce w przypadku supermasywnych czarnych dziur w aktywnych jądrach galaktycznych (”Active Galactic Nuclei”, AGN). Jak nietrudno się domyśleć, z tego właśnie względu źródła ULX stanowią niezgorszych kandydatów na średniomasywne czarne dziury, co też powoduje, iż naukowcy poświęcają im względnie sporo uwagi.

 

Źródło ULX  w galaktyce NGC 5408 jest jednak szczególnie interesujące nawet na tle pozostałych przedstawicieli swej rodziny – w latach 2006 oraz 2008 naukowcy z Goddard Space Flight Center, posługując się instrumentami obserwacyjnymi znajdującymi się na pokładzie europejskiego satelity XMM-Newton, prowadzili obserwacje tego źródła, oznaczonego swego czasu mianem NGC 5408 X-1. Kosmiczne obserwatorium zarejestrowało coś, co naukowcy w swym ojczystym języku określili mądrze jako „quasi-periodic oscillations”, inaczej mówiąc pozornie okresowe oscylacje blasku, pochodzącego od niezwykle gorącego gazu opadającego na hipotetyczną czarną dziurę wewnątrz dysku akrecyjnego, formującego się zwyczajowo wokół masywnych obiektów. „Migotanie” to, bo do tego ów tajemniczy angielski zwrot ostatecznie się sprowadza, miało ciekawą charakterystykę – odbywało się ok. 100 razy wolniej, niż ma to zazwyczaj miejsce w przypadku gwiazdowych czarnych dziur, z drugiej jednak strony o taki sam czynnik źródło to było jaśniejsze (w zakresie rentgenowskim).

 

Biorąc pod uwagę wspomniane migotanie oraz inne charakterystyczne cechy źródła, naukowcy doszli po intensywnym namyśle do wniosku, że przyczyną takiego a nie innego zachowania źródła musi być tajemniczy obiekt o masie pomiędzy tysiącem a dziewięcioma tysiącami mas słonecznych (swoją drogą, ciekawe skąd aż tak szeroki rozrzut w szacunku), natomiast jego horyzont zdarzeń – a więc hipotetyczna w przybliżeniu sferyczna powierzchnia, otaczająca centrum czarnej dziury, wewnątrz której grawitacja nie wypuszcza „na zewnątrz” nawet światła – musiałby mieć średnicę mieszącą się w zakresie od połowy do czterokrotności średnicy Ziemi.

 

Jeśli rzeczywiście w przypadku źródła NGC 5408 X-1 mamy do czynienia ze średniomasywną czarną dziurą, to intensywny blask źródła wiąże się zapewne z pożeraniem przez nią gazu z otoczenia – w tym przypadku zasysania jej z „gwiazdy-ofiarodawcy”, co dzieję się względnie często w przypadku gwiazdowych czarnych dziur w naszej Galaktyce. Chcąc to założenie udowodnić badacze zaplanowali w 2008 roku przesiadkę na kolejne kosmiczne obserwatorium – tym razem amerykańskiego SWIFT’a, dzięki któremu chcieli natrafić na ślady takiej kosmicznej towarzyszki.

 

Od kwietnia 2008 roku satelita SWIFT kilka razy w tygodniu „zerkałâ€ w stronę źródła NGC 5408 X-1, rejestrując najsubtelniejsze nawet regularne wahania w poziomie promieniowania rentgenowskiego, co mogłoby wskazywać na obecność gwiezdnego partnera. Dzięki temu po wielu miesiącach obserwacji astronomom udało się w końcu stwierdzić, że taka maleńka zmiana następuje miarowo co mniej więcej 115,5 dnia. Zakładając, że takiej długości jest również okres orbitalny domniemanej gwiazdy-sponsora, można było ostatecznie przedstawić wniosek, że gwiazda ta musi być co najmniej gwiazdą olbrzymem o przypuszczalnej masie od 3 do 5 mas słonecznych. Trzeba tutaj jednak od razu zaznaczyć, że do chwili obecnej satelita SWIFT zdążył wskazujące na to „wahnięcie” blasku źródła zaobserwować zaledwie cztery razy, nie można więc mówić tutaj o jakiejś absolutnej pewności – nadzór trzeba będzie w dalszym ciągu kontynuować, by potwierdzić podejrzenia.

 

Jakby jednak nie było, wiele wskazuje na to, że wyczekiwany od lat z utęsknieniem przez wielu astronomów silny dowód obserwacyjny wskazujący na istnienie średniomasywnych czarnych dziur powoli zaczyna znajdować się w zasięgu ręki obserwatorów. Nawet jeśli w przypadku bohaterki dzisiejszego wpisu wszelkie wnioski okażą się w ostatecznym rozliczeniu błędne (co wydaje się jednak mało prawdopodobne, trzeba przyznać), to pojawiające się w ostatnim czasie coraz częściej prace w tym zakresie w końcu kiedyś zaprezentują „pewniaka”, obiekt, który bez zastrzeżeń zostanie oficjalnie mianowany przedstawicielem nowej klasy czarnych dziur.

 

Wszystko to – warto o tym wspomnieć na koniec – ma jednak sens przy oczywistym w tym przypadku założeniu, że czarne dziury jako takie w ogóle istnieją, co nie przez wszystkich naukowców jest w końcu akceptowane. Wspominam o tym dlatego, że dla osób zainteresowanych alternatywnymi wizjami (w tym przypadku mowa o tzw. „czarnych gwiazdach”) z przyjemnością polecić mogę lekturę najnowszego wydania „Świata Nauki”, w którym arcyciekawy artykuł na ten temat się pojawił.

 

Artykuł naukowców o odkryciu na ArXiv.org

 

 

Źródła:

 

Link 1

 

Link 2

 

Link 3

 

Link 4

 

Link 5

 

Link 6

 

Zdjęcie: Archiwalne zdjęcie wykonane przez teleskop Hubble’a, gdzie zaznaczono źródło NGC 5408 X-1

 

Źródło zdjęcia

 

Credit: NASA/ESA/C. Lang, P. Kaaret, A. Mercer (Univ. of Iowa), and S. Corbel (Univ. of Paris)

Wyświetl pełny artykuł