Jak wiadomo, z czarnych dziur nie wydostaje się żadne promieniowanie, dlatego nie da się ich zaobserwować poprzez zwykłe patrzenie przez lornetkę czy teleskop. Najmocniejsze dowody na ich istnienie dostarcza obserwowanie układów podwójnych czarna dziura-gwiazda, w których można zaobserwować specyficzne zachowanie gwiazdy orbitującej niewidzialnego towarzysza. Jednym z najbardziej znanych przypadków takiego zachowania mającym swoje źródło w obecności bliskiej czarnej dziury jest układ podwójny Cygnus X-1. W 1964 roku odkryto źródło promieniowania rentgenowskiego mające swoje miejsce w Gwiazdozbiorze Łabędzia znajdujące się około 6070 lat świetlnych od Ziemi. To promieniowanie zdolny jest emitować między innymi zjonizowany i przyspieszony do prędkości stanowiących często ponad połowę prędkości światła gaz wirujący wokół czarnej dziury, albo też gwiazdy neutronowej. Gaz ten bierze się z odkrytej niedługo później gwiazdy HDE 226868 o masie 25-35 mas słońca i promieniem 15-17 tego słonecznego. Czarna dziura „ściąga” i pochłania gazowe powłoki gwiazdy, które przed przekroczeniem horyzontu zdarzeń wirują, nagrzewając się przy tym do bardzo wysokich temperatur. Fakt, że HDE 226868 jest w bliskim związku, z wtedy jeszcze tajemniczym źródłem promieniowania X, potwierdzono, obserwując przesunięcie Dopplerowskie jej spektrum.

Za pomocą obserwacji ruchu układu wokół wspólnego środka masy, którego okres trwa 5.6 dnia, masa obiektu została obliczona na 14.8 mas słońca (z niepewnością pomiarową co do jednej masy), co praktycznie potwierdziło istnienie w tym układzie podwójnym czarnej dziury, gdyż obiekt o jej wielkości nią niebędący powinien mieć masę nie większą niż około 3 masy słońca. Dodatkowo argumentem wydającym się potwierdzać obecność w tamtym rejonie czarnej dziury jest nieregularność rozbłysków energii, gdzie gwiazdy neutronowe znane są z ich regularności.

Używając danych zebranych za pomocą obserwacji optycznych, fal radiowych i promieniowania rentgenowskiego, do których posłużyły się między innymi Chandra X-ray Observatory, Rossi X-ray Timing Explorer, oraz Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics (wszystkie trzy krążyły na orbicie okołoziemskiej) udało się wyliczyć prędkość obrotu horyzontu zdarzeń czarnej dziury na ponad 800 obrotów na sekundę. Jest to praktycznie maksymalna możliwa prędkość obrotu.

Wizja artystyczna układu podwójnego Cygnus X-1.

Początki

Czarna dziura w układzie podwójnym Cygnus X-1 ma też ciekawą historię powstania, mianowicie są całkiem realne przesłanki za tym, że nie powstała ona na skutek wybuchu supernowej, tylko gwiazda, z której się wywodzi, mającej prawdopodobnie powyżej 40 mas słońca, zapadła się do niej bez uprzedniego spektakularnego wybuchu. Układ porusza się względnie wolno w odniesieniu do Drogi Mlecznej, co sugeruje, że nie dostał na samym początku swojego istnienia dużego „boostu” energii z wybuchu supernowej. Dodatkowo, po śmierci gwiazdy, czarna dziura pozostała w układzie podwójnym, a w przypadku większej eksplozji jest bardzo prawdopodobne, że zostałaby z niego wyrzucona. Także wierzy się, że gwiazda, z której powstała ta czarna dziura zapadła się albo od razu, albo jej eksplozja była wyjątkowo skromna.

Zakład między Stephenem Hawkingiem i Kipem Thornem

Mówiąc o tym układzie, warto wspomnieć o zakładzie Stephena Hawkinga i Kipa Thorne’a o to, czy jest w nim czarna dziura, czy też nie. Hawking obstawił, że nie ciało to nie jest czarną dziurą, natomiast Thorne był praktycznie pewny, że nią jest. Stawką zakładu była roczna subskrypcja magazynu Penthouse dla Thorne’a albo czteroletnia subskrypcja magazynu Private Eye dla Hawkinga jeśli obiekt okazałby się czymś innym, na przykład gwiazdą neutronową. Ostatecznie Hawking przyznał się do przegrania zakładu, jednak nigdy nie wyszło na jaw czy zwycięzca otrzymał swoją nagrodę.

Artykuł napisała Zuzanna Kawalec.

Autor

Redakcja AstroNETu
Redakcja AstroNETu