Nowo odkryta czarna dziura okazała się być największą czarną dziurą (nie mylić z supermasywną czarną dziurą) dotąd zaobserwowaną w Drodze Mlecznej. Pomiary wskazują, że czarna dziura w tym układzie ma masę 14 mas Słońca, co stanowi wyzwanie dla obecnych teorii ewolucji gwiazd. Obiekt ten, nazwany GRS1915+105 i będący także mikrokwazarem został zbadany przez międzynarodową grupę naukowców przy pomocy teleskopu w ESO (European Southern Observatory – Europejskie Obserwatorium Południowe) w Cerro Paranal (Chile).

Czterdzieści tysięcy lat świetlnych od nas, po drugiej stronie jądra naszej Galaktyki, znajduje się obiekt o nazwie GRS1915+105. Składa się on z czarnej dziury i masywnej gwiazdy obiegających wspólny środek masy.

Galaktyczny pył czyni układ GRS1915+105 niemożliwym do zaobserwowania dla przyrządów pracujących w widzialnej części widma. Możliwe jest to jednak w podczerwieni. Takich obserwacji dokonał Jochen Greiner w raz kolegami z Astrophysical Institute w Poczdamie, przy użyciu nowego, 8,2-metrowego teleskopu znajdującego się w European Southern Observatory w Chile.

Fotografia przedstawia pył i gaz uciekające z czarnej dziury w układzie podwójnym GRS1915+105. Zdjęcie zostało wykonane przez R. Spencera.

W wyniku obserwacji możliwe stało się wyznaczenie masy czarnej dziury. Wynosi ona około 14 mas Słońca, to jest dwa razy więcej niż w innych obiektach tego typu. Masa tego rzędu stanowi poważne wyzwanie dla obecnych teorii ewolucji gwiazd. “Jest prawie niemożliwe, aby wytworzyć tak masywną czarną dziurę w układzie podwójnym” – powiedział astronom Robert Hynes z University of Southampton w Wielkiej Brytanii.

Oczywiście istnieją o wiele bardziej masywne czarne dziury, jednak znajdują się one w centrach galaktyk lub są częścią kwazara. Omawiana czarna dziura jest obiektem, który powstał z pojedynczej, bardzo masywnej, zapadającej się gwiazdy.

System podwójny GSR1915+105 został odkryty w 1994 roku. Znajduje się on w odległości 40 tysięcy lat świetlnych od nas i położony jest w dysku Drogi Mlecznej. System otoczony dużymi ilościami pyłu był trudny do obserwacji, zarejestrowano jednak kilka silnych błysków promieniowania rentgenowskiego. Drugi składnik tego układu binarnego ma względnie małą masę. Czarna dziura właśnie od niego ściąga materię, która napędza mikrokwazara.

Czarna dziura jest wyjątkowo gęstym obiektem astronomicznym o masie przynajmniej 3 mas Słońca. Powstaje, kiedy umierająca gwiazda, po wyczerpaniu materiału do syntezy termojądrowej w jej wnętrzu, zaczyna się zapadać. Dokładniej, ciśnienie rozpychające gwiazdę już nie jest w stanie zrównoważyć grawitacji, która ściąga wszystko do środka i gwiazda zmniejsza swą objętość jednocześnie zwiększając gęstość. W pewnym krytycznym momencie, kiedy prędkość ucieczki z powierzchni gwiazdy równa się prędkości światła w próżni, gwiazda gaśnie i zamienia się w czarną dziurę. Zwykle przed procesem zapadania gwiazda stara się uniknąć ponurego losu odrzucając jak najwięcej swej masy (np. supernowe – mogą odrzucić 90% masy). Istnienie tych ciał przewidziano dzięki Ogólnej Teorii Względności.

Czarne dziury znajdujące się w centrach galaktyk są prawie identycznymi obiektami (jedynie mają większą masę), jednak geneza ich powstawania jest różna. W bardzo gęstym centrum galaktyki łatwo o kolizję między np. dwoma gwiazdami. Jeżeli takie gwiazdy wpadną na jakąś zwykłą czarną dziurę wewnątrz galaktyki zostanie ona “pochłonięta” przez nią. W procesie takiego “dokarmiania” czarnej dziury ta ostatnia przybiera na wadze i w efekcie dochodzi do pokaźnych rozmiarów rzędu nawet kilku miliardów mas Słońca.

Czarne dziury, ze względu na ich specyficzną naturę (nawet światło nie może uciec z ich wnętrza) są wykrywane za pośrednictwem promieniowania rentgenowskiego. Są one zwykle obiegane przez dyski akrecyjne (dyski opadającej materii). W miarę zbliżania się do czarnej dziury materia w dysku porusza się szybciej, zwiększa się tarcie między elementami tego dysku, dzięki czemu rośnie temperatura, a mocno rozgrzana materia emituje wykrywalne promieniowanie X.

Niedawno odkryta czarna dziura jest jednocześnie mikrokwazarem. Mikrokwazar to zminiaturyzowana wersja kwazara. Kwazary są dość specyficznymi ciałami. Wewnątrz posiadają czarną dziurę, na którą opada materia i w wyniku kilku procesów następuje gwałtowna emisja tej materii w dwóch przeciwnych kierunkach z prędkościami relatywistycznymi.

Do obserwacji używany był należący do ESO teleskop VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop), którego główne zwierciadło ma średnicę wynosi 8,2 metra. Badania prowadzone były przez Jochena Greinera i Marka McCaughreana Instytutu Astrofizyki w Poczdamie w Niemczech oraz przez Jean-Gabriela Cuby z ESO.

Autor

Andrzej Nowojewski