Centrum Drogi Mlecznej może być pełne czarnych dziur

Od ponad dwudziestu lat badacze próbowali sprawdzić hipotezę o istnieniu tysięcy czarnych dziur otaczających supermasywne czarne dziury w centrach dużych galaktyk. Istnieją np. modele, które przewidują, że w centralnym obszarze o promieniu kilku lat świetlnych, na skutek tzw. dynamicznego tarcia, powinno się zgromadzić nawet 20 tysięcy czarnych dziur. Jednak w całej Drodze Mlecznej (a nie tylko w tym małym fragmencie) znanych było dotąd jedynie kilkadziesiąt takich obiektów.

W centrum Drogi Mlecznej znajduje się jasne, zwarte radioźródło Sagittarius A* (Sgr A*). Astronomowie uważają, że w tym właśnie miejscu skrywa się supermasywna czarna dziura o masie około 4 milionów mas Słońca. Wiadomo o tym na przykład na podstawie analizy ruchów gwiazd wokół tego obiektu.

Teraz wydaje się, że wreszcie uzyskano pierwsze obserwacyjne potwierdzenie istnienia tam także mnóstwa małych czarnych dziur. Naukowcy z grupy, którą kierowali badacze z Columbia University w Nowym Jorku, odkryli obecność rentgenowskich układów podwójnych w tym obszarze. Takie układy podwójne są złożone z czarnej dziury lub gwiazdy neutronowej - a drugim ich składnikiem jest tzw. gwiazda ciągu głównego (czyli będąca na tym samym etapie ewolucji, co Słońce). Promieniowanie rentgenowskie generowane jest w wyniku opadania materii na czarną dziurę lub gwiazdę neutronową.

Cechy układów zaobserwowanych w centrum Galaktyki sugerują, że ich składnikami są czarne dziury o masie gwiazdowej. Dodatkowo analiza rozmieszczenia tych obiektów wskazuje, że powinno być tam dużo więcej takich układów, a także dużo pojedynczych czarnych dziur.

"Wszystko, czego chcielibyśmy się dowiedzieć o sposobach, w jaki duże czarne dziury oddziałują z małymi czarnymi dziurami, możemy poznać, badając ich rozmieszczenie. Droga Mleczna to jedyna galaktyka, w przypadku której jesteśmy w stanie badać takie oddziaływanie, ponieważ po prostu nie jesteśmy w stanie dostrzec podobnych interakcji w innych galaktykach. W tym sensie jest to jedyne laboratorium do badania tego zjawiska" - tłumaczy Chuck Hailey z Columbia Astrophysics Lab na Columbia University, pierwszy autor publikacji w "Nature".

Jak tłumaczy Hailey, obszar Sagittarius A* jest otoczony przez halo złożone z gazu i pyłu, co dostarcza zasobów do narodzin masywnych gwiazd - takich, które żyją krótko, szybko umierają i pozostawiają po sobie czarne dziury. Dodatkowo czarne dziury znajdujące się na zewnątrz halo powinny pod wpływem supermasywnej czarnej dziury przemieszczać się ku centrum. Przy czym, o ile większość z nich pozostaje obiektami pojedynczymi, to niektóre przechwytują przemieszczające się w pobliżu gwiazdy, tworząc układy podwójne.

Do tej pory nie udawało się ich wykryć, ponieważ naukowcy skupiali się na poszukiwaniu jasnych rozbłysków rentgenowskich zachodzących wtedy, gdy czarna dziura pochłania towarzyszącą gwiazdę. Zespół Haileya spróbował jednak poszukać słabszych emisji promieniowania rentgenowskiego.

W przypadku rentgenowskich układów podwójnych będących w stanie nieaktywnym emisja jest słabsza, ale nadal możliwa do wykrycia. W tym celu przenalizowano archiwalne dane z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra, odnajdując 12 takich układów w promieniu trzech lat świetlnych od Sagittarius A*. Następnie analizy ich własności i rozmieszczenia wskazały, że powinna tam istnieć od 300 do 500 czarnych dziur w układach podwójnych oraz około 10 tysięcy pojedynczych czarnych dziur.

Więcej na ten temat - na stronach: https://www.nature.com/articles/nature25029

http://news.columbia.edu/content/New-Study-Suggests-Tens-of-Thousands-of-Black-Holes-Exist-in-Milky-Ways-Center

cza/ zan/