Czarna dziura po posiłku ucina sobie drzemkę. A przynajmniej tak było we wczesnym Wszechświecie
Po kolacji wigilijnej zazwyczaj przejedzeni padamy na fotelu. I jeśli nie oglądamy „Kevina samego w domu”, to zdarza nam się przysnąć. Dla tych, którym nie odpowiada taki rytm Wigilii, pocieszeniem może być fakt, że nie jesteśmy jedyni. Podobnie po obżarstwie zachowuje się pewna masywna czarna dziura.
Spis treści:
Obiekt ten istniał już 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Samo w sobie nie byłoby to nadzwyczajne, jednak ta czarna dziura jest olbrzymia. Jej masa jest większa od masy Słońca aż 400 milionów razy. Tym samym to na razie jedna z największych czarnych dziur, jakie zostały odkryte przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba we wczesnym Wszechświecie.
Ogromną czarną dziurę wypatrzył międzynarodowy zespół naukowców, w skład którego wchodzą między innymi astronomowie z University of Cambridge. W najnowszym wydaniu czasopisma naukowego „Nature” ukazał się ich artykuł, w którym opisują odkrycie nietypowej czarnej dziury. Dlaczego nietypowej? Po pierwsze dlatego, że jest ona wyjątkowo duża. Jej masa stanowi aż 40% całej masy macierzystej galaktyki. Zazwyczaj dla czarnych dziur ten odsetek wynosi 0,1%.
Po drugie zaś, ponieważ ta czarna dziura jest dość ślamazarna. Pochłania spadającą na nią materię w bardzo powolnym tempie, znacznie poniżej górnego limitu. Jednak zdaniem badaczy to swoista cisza przed burzą – czy raczej cisza po obżarstwie. Astronomowie podejrzewają, że ta czarna dziura w czasie swojego istnienia miała okresy bardzo gwałtownego i szybkiego pochłaniania ogromnych ilości materii. Po nich zaś pochodziła w stan długiego uśpienia.
Jak wykryto uśpioną czarną dziurę?
Co do zasady czarne dziury są obiektami, których nie widać – stąd ich nazwa. Nie emitują promieniowania w zakresie światła widzialnego, a jeśli na ich drodze znajdą się jakieś fotony, skończą swoją podróż przez kosmos właśnie we wnętrzu czarnej dziury, skąd nic nie może uciec.
Na szczęście czarna dziura – niezwykle masywny obiekt – przyciąga gazy i pyły oraz zakrzywia całą czasoprzestrzeń dookoła siebie. W rezultacie wokół krawędzi czarnej dziury tworzy się dysk akrecyjny. To wirujący pierścień coraz bardziej rozgrzanej materii, która z czasem robi się tak gorąca, że zaczyna emitować promieniowanie ultrafioletowe. I to właśnie dzięki temu, niejako pośrednio, astronomowie mogą czarną dziurę wypatrzeć.
Uśpione czarne dziury świecą słabo. W przypadku obiektu z najnowszych badań pomocny okazał się jednak jego rozmiar. – Chociaż ta czarna dziura jest uśpiona, jej ogromne rozmiary umożliwiły jej wykrycie – powiedział główny autor badań Ignas Juodžbalis z Cambridge. – Jej uśpiony stan pozwolił nam również dowiedzieć się więcej o masie galaktyki macierzystej – dodał naukowiec.
Co wiemy o pochodzeniu czarnych dziur?
Czarne dziury to końcowy etap życia bardzo masywnych gwiazd. Zgodnie z obowiązującą teorią, po ustaniu reakcji termojądrowej we wnętrzu gwiazdy zapada się ona grawitacyjnie, zamieniając właśnie w czarną dziurę. Koncepcja ta nie wyjaśnia jednak dobrze, skąd się biorą wyjątkowo duże czarne dziury – o masie miliony albo nawet miliardy razy większej od masy Słońca – które na dodatek wykrywa się niedługo po Wielkim Wybuchu.
I tu właśnie przydatne jest odkrycie opisane w „Nature”. Zdaniem jego autorów czarne dziury mogą od czasu do czasu wchodzić w okresy hiperaktywności. W tych okresach pochłaniałyby znacznie więcej materii niż przewiduje możliwy limit (to tzw. limit Eddingtona). Okres hiperaktywności – czyli wyjątkowego kosmicznego obżarstwa – trwałby około 5–10 milionów lat. Następnie zaś powiększona czarna dziura wchodziłaby w stan uśpienia, trwający 100 milionów lat.
Zagadki czarnych dziur
Naukowcy przeprowadzili komputerowe symulacje, które wykazały, że przy takich założeniach możliwe jest istnienie wyjątkowo dużych czarnych dziur już we wczesnym Wszechświecie. Dodatkowo ponieważ okresy uśpienia trwają co najmniej 10 razy dłużej niż okresy hiperaktywności, nie ma nic dziwnego w tym, że czarne dziury znajduje się właśnie „drzemiące na kanapie”.
Astronomowie podejrzewają, że odkryta przez nich czarna dziura stanowi zaledwie wierzchołek góry lodowej. Czyli że we wczesnym Wszechświecie może znajdować się bardzo dużo czarnych dziur w stanie uśpienia. – Prawdopodobnie zdecydowana większość czarnych dziur jest w stanie uśpienia. Jestem zaskoczony, że znaleźliśmy tę jedną, ale podejrzewam również, że możemy jeszcze znaleźć ich o wiele więcej – powiedział prof. Roberto Maiolino, współautor badań.
Źródła: EurekAlert, Nature
Nasza autorka
Magdalena Salik
Dziennikarka i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com