Od teraz naukowcy dysponują bezpośrednimi dowodami na to, że istnieją czarne dziury. Kosmiczny Teleskop Hubble’a zaobserwował znikanie materii w momencie jej zbliżania się do horyzontu zdarzeń.

Joseph F. Dolan z NASA badał błyski światła ultrafioletowego, wysyłane przez gorący gaz opadający na masywny obiekt – Cygnus XR-1. Gaz opadał ku horyzontowi zdarzeń po spiralnym torze, przy czym dało się zaobserwować zjawisko grawitacyjnego przesunięcia ku czerwieni emitowanych fal świetlnych. Ostatecznie obserwowany gaz “znikał”. Dokładnie tak powinna wyglądać sytuacja, gdyby opadał on na czarną dziurę.

Horyzont zdarzeń to tajemniczy obszar wokół czarnej dziury. Działają tam ogromne siły grawitacyjne. Gdy wpadnie tam światło, nawet ono nie jest w stanie opuścić obszaru (prędkość ucieczki jest większa od prędkości światła). Z miejsca tego nie może się wydostać żadna informacja – stąd nazwa “horyzont”. Według definicji tylko czarna dziura posiada horyzont zdarzeń.

Wcześniejsze obserwacje czarnych dziur w promieniach Rentgena pokazywały że “połykają” one setki razy większe energie, niż emitują, co było pośrednim dowodem istnienia horyzontu zdarzeń. Jednak nikt nigdy wcześniej nie zaobserwował co dzieje się z materią zbliżającą się do tego obszaru. Sekret był ukryty w danych zebranych przez Teleskop Kosmiczny Hubble’a w… 1992 roku. Dotyczą one jednej z pierwszych odkrytych czarnych dziur – Cygnusa XR-1. Obiekt ten jest odległy od nas o 6 tysięcy lat świetlnych.

Dolan zaobserwował dwa przykłady tak zwanego “dying pulse train”, czyli precyzyjnie regularnego, słabnącego i gwałtownie uciętego błysku światła, wysyłanego przez bąbel gorącego gazu opadającego spiralnie ku horyzontowi zdarzeń. Naukowiec ostrzega, że istnieje niewielka szansa na to, iż zaobserowowane błyski mogą być fluktuacją statystyczną, ale jednocześnie podkreśla, że wyniki idealnie pasują do oczekiwań.

Według teorii, im bardziej materia zbliża się do horyzontu zdarzeń, tym bardziej rozciągane są emitowane przez nią fale. Dla samego horyzontu jest to długość nieskończona. Ze względu na ten efekt powinniśmy obserwować wygaszanie. Gdy gaz opada na obiekt inny niż czarna dziura, obserwujemy rozbłyski w momencie zderzenia się materii z obiektem.

Dolan odnalazł dwa przykłady “dying pulse train” w bazie na którą składają się wyniki około miliarda pomiarów. Jego pracę można porównać do szukania konkretnych słów w wielogodzinnym przekazie kodem Morse’a. Znalezione zostały dwa odpowiednie sygnały, składające się z sześciu i siedmiu błysków. Powtarzały się one co około 0,2 sekundy, zanim bąbel gazu zamilkł na zawsze.

Dynamiczne modele zachowania się gazu wokół Cygnusa XR-1 przewidują jego opadanie ku obiektowi. Gaz otaczający obiekt nie może po prostu spaść. Zamiast tego krąży wokół czarnej dziury tworząc tak zwany dysk akrecyjny, przypominający spłaszczony obwarzanek. W odległości około 1500 km od horyzontu zdarzeń gaz nie może już pozostać na swojej orbicie ze względu na zakrzywienie czasoprzestrzeni przez silne pole grawitacyjne. Bąble gazu odrywają się od dysku akrecyjnego i po torze spiralnym opadają ku horyzontowi zdarzeń. Bąbel pulsuje wykonując tysiące obiegów wokół czarnej dziury na sekundę. Gdy zbliża się coraz bardziej ku horyzontowi, emitowane fale świetlne stają się coraz dłuższe.

Autor

Marcin Marszałek