Znaleziono wyjątkową czarną dziurę. Pochłania materię aż 40 razy szybciej niż przewiduje teoria

1. Czarna dziura w odległej galaktyce
2. Limit Eddingtona przekroczony 40 razy
3. Co się dzieje z nietypową czarną dziurą?

Supermasywne czarne dziury to gigantyczne obiekty, które znajdują się w centrum większości galaktyk. Są ogromne – ich masy mogą być miliony, a nawet miliardy razy większe niż masa Słońca. Mimo to supermasywne czarne dziury wykrywa się także w bardzo młodym Wszechświecie. Czyli wtedy, kiedy teoretycznie nie powinny jeszcze istnieć, ponieważ miały zbyt mało czasu, by się uformować.

Astronomowie donoszą właśnie o odkryciu kolejnej supermasywnej czarnej dziury tego rodzaju. Powstała, gdy kosmos miał zaledwie półtora miliarda lat (obecnie jego wiek szacuje się na 13,7 miliardów lat). Ta czarna dziura ma nietypową cechę. Co prawda jej masa nie jest specjalnie duża, jednak obiekt pochłania materię w niezwykle szybkim tempie. Aż 40 razy większym niż przewidują teorie.

Czarna dziura w odległej galaktyce

Supermasywna czarna dziura została wykryta przez astronomów z różnych instytucji naukowych korzystających z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Z jego pomocą przyjrzeli się oni bliżej galaktykom wykrytym wcześniej w przeglądzie nieba COSMOS, wykonanym przez teleskop Chandra X-ray Observatory. To najmocniejszy na świecie teleskop służący do prowadzenia obserwacji w zakresie promieniowania rentgenowskiego. W przypadku badań opisanych w czasopiśmie naukowym „Nature Astronomy” obserwowane galaktyki były praktycznie niewidoczne w świetle widzialnym oraz podczerwonym. Dało się je wykryć dzięki promieniowaniu X.

Szczególnie interesująca okazała się jedna z galaktyk, z supermasywną czarną dziurą LID-568 w środku. Używając spektrografu NIRSpec naukowcy zauważyli, że z okolic centrum tego obiektu wydostają się ogromne ilości gazu. Jego rozmiary i prędkość poruszania się pozwoliły badaczom domyślić się, że obserwowana supermasywna dziura ma nietypowe właściwości.

Limit Eddingtona przekroczony 40 razy

Jak się okazało, supermasywna czarna dziura pochłania materię aż do raz 40 razy szybciej niż wynikałoby to z jej limitu Eddingtona (albo jasności Eddingtona). Limit ten określa, jaką jasność może osiągnąć obiekt astronomiczny – w tym przypadku supermasywna czarna dziura – a także jak szybko może absorbować materię i jednocześnie pozostawać w równowadze. A dokładniej w stanie, w którym siła grawitacji obiektu jest równoważona przez ciśnienie emitowanego przez niego promieniowania.

W przypadku supermasywnej czarnej dziury LID-568 wyniki okazały się zaskakujące. Jasność jej dysku akrecyjnego – czyli wirującej dokoła materii – jest znacznie większa, niż jest to teoretycznie możliwe. Co oznacza, że obiekt ten zachowuje się w sposób nietypowy, a przez to jest bardzo interesujący dla astronomów.

Co się dzieje z nietypową czarną dziurą?

– Ta czarna dziura urządziła sobie ucztę – powiedziała Julia Scharwächter, astronomka z Gemini Observatory/NSF NOIRLab i współautorka badań. Co to dokładnie oznacza? Że obiekt ten pochłania materię w nadzwyczaj szybkim tempie. Być może nawet przybiera na masie skokowo.

Naukowcy mają dwie teorie pojawienia się pierwszych czarnych dziur. Jednak zakłada, że powstały z zapadania się grawitacyjnego pierwszych gwiazd, druga – że początek dał im ten sam mechanizm, kolapsowi ulegały jednak gęste obłoki gazu. Obie te hipotezy nie zostały jeszcze potwierdzone eksperymentalnie, jednak odkrycie LID-568 wskazuje, co mogło się dziać dalej. Supermasywna czarna dziura mogła uformować się na skutek zaledwie jednej „uczty” – czyli pojedynczego, gwałtownego epizodu przyrostu masy.

W 2019 roku po raz pierwszy udało się uzyskać bezpośrednie zdjęcie supermasywnej czarnej dziury, znajdującej się w centrum galaktyki M87. To przełomowe osiągnięcie potwierdziło wiele teoretycznych przewidywań dotyczących tych obiektów. Jednak nadal wiąże się z nimi bardzo dużo niewiadomych. Naukowcy planują dalej obserwować supermasywną czarną dziurę LID-568, co być może pozwoli rozwiać niektóre z nich.

Źródła: EurekAlert, Nature Astronomy.

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