Supermasywna czarna dziura w środku naszej galaktyki wiruje jak szalona. I wysyła tajemnicze impulsy

W tym artykule:

1. Wirująca czarna dziura
2. Co to jest ergosfera czarnej dziury?
3. Inne sekrety jądra galaktyki
4. Co się znajduje wokół Sagittariusa?

Jądro Drogi Mlecznej kryje wiele sekretów. Poznanie jednego często prowadzi do pojawienia się kolejnych. Dwie grupy badaczy zajęły się właśnie centrum naszej galaktyki. I natknęły się w nim na dwa zaskakujące zjawiska.

Oba związane są z czarną dziurą – Sagittariusem A*. Ten potężny obiekt stanowi sam środek Drogi Mlecznej. Sagittarius A* jest supermasywną czarną dziurą. Od początku istnienia pochłonęła ona materię odpowiadającą masie ponad czterech milionów Słońc.

Tak potężna czarna dziura zakrzywia całą znajdującą się w okolicy czasoprzestrzeń. A jednocześnie wlecze za sobą wszystko, co znajdzie się w jej pobliżu. To rezultat rotacji – Sagittarius A* obraca się bowiem wokół własnej osi. Właśnie okazało się, że robi to naprawdę szybko.

Wirująca czarna dziura

Wykrył to zespół Ruth A. Daly, fizyczki z Penn State University. Naukowcy wykorzystali dane zebrane przez należący do NASA teleskop Chandra, który rejestruje promieniowanie rentgenowskie. Ich źródłem nie była jednak sama czarna dziura, ale materia wokół niej.

Prędkość, z jaką obraca się czarna dziura, określa się wartościami między 0 a 1. 1 to maksymalna możliwa prędkość rotacji czarnej dziury o danej średnicy i masie. Jak się okazało, Sagittarius A* wiruje z szybkością wynoszącą między 0,84 a 0,96 – czyli bardzo blisko swojego maksimum.

Co za zdjęcia! Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba uchwycił rozbłysk pary młodych gwiazd

Hernig-Haro 46/47 to podwójna gwiazda należąca do klasy najbardziej spektakularnych obiektów Drogi Mlecznej. Takie obiekty są nie tylko piękne, ale też wyjątkowo cenne z naukowego punktu wi...

Co to jest ergosfera czarnej dziury?

Dlaczego naukowców interesują obroty czarnych dziur? Ponieważ to zupełnie inne obiekty niż planety czy asteroidy. Te drugie są ciałami stałymi mającymi fizyczne granice. Granica czarnej dziury – horyzont zdarzeń – jest umowna. To po prostu miejsce, z którego światło już nie może uciec.

− Podczas gdy obrót planety lub gwiazdy zależy od rozkładu jej masy, obrót czarnej dziury opisuje jej moment pędu – wyjaśnia Xavier Calmet, fizyk teoretyczny z Universytetu Sussex dla „Live Science”. − Ekstremalne siły grawitacyjne w pobliżu czarnej dziury i jej rotacja powodują, że czasoprzestrzeń silnie się skręca i zakrzywia, tworząc tak zwaną ergosferę. Efekt ten jest charakterystyczny dla czarnych dziur i nie występuje w przypadku planet czy gwiazd – dodaje naukowiec.

W rezultacie, obracając się, czarne dziury dosłownie wykręcają przestrzeń wokół siebie i ciągną za sobą wszystko, co w nią wpadnie. Na przykład światło. To sprawia, że wokół czarnych dziur mogą pojawiać się dziwne efekty wizualne, takie jak świetlne pierścienie.

Inne sekrety jądra galaktyki

To jednak nie koniec wyjątkowych zjawisk, których źródłem jest Sagittarius A*. Dwóch badaczy z Meksyku opublikowało właśnie na serwisie preprintów naukowych arXiv.org pracę, w której donoszą o odkryciu związanego z tą czarną dziurą tajemniczego pulsowania.

Sama czarna dziura nie emituje promieniowania (a przynajmniej takiego, które potrafilibyśmy wykryć). Jednak materia znajdująca się wokół niej – tak. Jest ona źródłem promieniowania elektromagnetycznego o różnych długościach fali.

Promieniowanie docierające do nas ze środka galaktyki podlega regularnym fluktuacjom. W 2017 r. odkryto, że promienie rentgenowskie dochodzące z jądra Drogi Mlecznej wzmacniają się co 149 minut. W 2022 r. ustalono, że to samo dzieje się co 70 minut z promieniowaniem radiowym. Teraz zaś astrofizycy Gustavo Magallanes-Guijón i Sergio Mendoza odkryli podobny efekt dla promieniowania gamma. Promieniowanie gamma rozbłyska co 76 minut.

Co się znajduje wokół Sagittariusa?

Uderzające jest, że te zmiany różnego rodzaju promieniowania przebiegają w podobnym rytmie. Naukowcy są zdania, że nie ma w tym przypadku. Przypuszczają, że wokół Sagittariusa A* wiruje jakiś potężny obiekt, których jest źródłem ich wszystkich. Jedna z hipotez głosi, że może to być obłok gorącego gazu, którego jest tak blisko czarnej dziury jak Merkury jest blisko Słońca.

Taka kula gazu okrążałaby Sagittariusa A* raz na 70-80 minut. Rok temu, gdy zaproponowano tę hipotezę, policzono, że musiałaby wirować z prędkością sięgającą 30 proc. prędkości światła. Magallanes-Guijón i Mendoza twierdzą, że zgadza się to z ich teorią: taki obiekt mógłby emitować promieniowanie o różnych długościach fali, w tym promieniowanie gamma, które co kilkadziesiąt minut docierałoby do Ziemi. Jednak ich praca dopiero czeka na recenzję, a cała teoria – na kolejne dane, które by ją potwierdziły.

ŹRÓDŁA: Live Science, Science Alert, arXiv.org

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com