Chandra dostarcza nowych informacji o narodzinach czarnej dziury
13 Sty 2012r. w Astronomia napisał/a Paweł DemidowskiDzięki zespołowi naukowców działającemu w Cambridge, który wykorzystał dane z teleskopu kosmicznego Chandra, jak również dane z innych teleskopów, odkryto nowe szczegóły dotyczące narodzin słynnej czarnej dziury.
Dzięki zespołowi naukowców działającemu w Cambridge, w stanie Massachusetts, który wykorzystał dane z teleskopu kosmicznego Chandra, pracującego w zakresie rentgenowskim, jak również dane z innych teleskopów (w tym radiowych i optycznych), odkryto nowe szczegóły dotyczące narodzin słynnej czarnej dziury. Jej powstanie miało miejsce miliony lat temu.
Przeszło trzy dekady temu Stephen Hawking założył się, że w Cygnus X-1 nie istnieje czarna dziura. Zakład niestety przegrał. Dziś astronomowie są pewni, że układ Cygnus X-1 zawiera czarną dziurę, zaś dzięki niedawno otrzymanym danym mogą z precyzją określić jej masę, spin oraz odległość od Ziemi. Dzięki tym kluczowym informacjom udało się zrekonstruować jej historię.
Mark Reid z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) w Cambridge dodał, że te nowe informacje dały naukowcom mocne wskazówki co do narodzin tej czarnej dziury, jej masy i szybkości rotacji. To bardzo ekscytujące informacje zważywszy na fakt, iż niewiele wiadomo o narodzinach czarnych dziur.
Reid przewodniczył pisaniu jednego z trzech artykułów opisujących rezultaty badań Cygnus X-1, które ukazały się w listopadowym 10 numerze The Astrophysical Journal. Pozostałe artykuły zostały napisane pod przewodnictwem Jerome Orosz z Uniwersytetu Stanowego w San Diego i Lijun Gou, tak jak Reid pochodzącego z CfA.
Cygnus X-1 jest tzw. czarną dziurą o masie gwiazdowej. Jest to klasa czarnych dziur, które powstały w wyniku kolapsu masywnej gwiazdy. Znajduje się na bliskiej orbicie z towarzyszącą masywną niebieską gwiazdą.
Po lewej: zdjęcie w zakresie optycznym z Digital Sky Survey. Czerwony kwadrat przedstawia położenie Cygnus X-1, który znajduje się blisko ogromnych obszarów gwiazdotwórczych w Drodze Mlecznej. Po prawej: artystyczna wizja układu podwójnego Cygnus X-1 według ustaleń astronomów
Używając danych rentgenowskich z Chandry, Rossi X-ray Timing Explorera oraz Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics, zespół naukowców był w stanie określić spin Cygnus X-1 z niespotykaną wcześniej dokładnością, pokazując, że czarna dziura obraca się z szybkością zbliżoną do maksymalnej. Jej horyzont zdarzeń, punkt bez powrotu dla materii spadającej w kierunku osobliwości, obraca się szybciej niż 800 razy na sekundę.
Niezależne badanie, które porównywało historię ewolucyjną gwiazdy towarzyszącej z modelem teoretycznym wskazuje, że czarna dziura narodziła się około 6 milionów lat temu. W tym relatywnie krótkim okresie (krótkim w skali astronomicznej), czarna dziura nie byłaby w stanie ściągnąć wystarczająco dużo gazów, by zwiększyć znacząco swój spin. To powoduje, że Cygnus X-1 najprawdopodobniej już powstała obracając się bardzo szybko.
Za pomocą obserwacji optycznych gwiazdy towarzyszącej i jej ruchu wokół niewidzialnego towarzysza, zespół dokonał jak dotąd najbardziej precyzyjnego oszacowania masy Cygnus X-1, która jest równa 14,8 masom Słońca. Jest prawdopodobnym, że ta czarna dziura była już tak masywna w czasie powstania, gdyż nie miała wystarczająco dużo czasu, by urosnąć w tak dużym stopniu.
Orosz podkreślił, że Cygnus X-1 jest jedną z najmasywniejszych czarnych dziur w naszej Galaktyce i obraca się z szybkością równą innym znanym czarnym dziurom. Znając masę, spin i ładunek badacze otrzymali kompletny obraz czarnej dziury, zgodnie z tzw. teorią "No Hair". Ta teoria postuluje, że wszystkie pozostałe informacje, poza powyższymi parametrami, są na zawsze utracone za horyzontem zdarzeń. Oczekuje się, że ładunek dla astronomicznej czarnej dziury jest bliski zeru; potrzebny jest także jedynie spin i masa.
Zespół ogłosił również, że dokonał najdokładniejszego dotąd pomiaru odległości Cygnus X-1, używając do tego Very Long Baseline Array (VLBA) należącego do National Radio Observatory. VLBA to system 10 radioteleskopów, których centrum zdalnego sterowania położone jest w Socorro, w stanie Nowy Meksyk. Nowy pomiar wynosi około 6 070 lat świetlnych od Ziemi. Ta dokładna odległość była istotną składową potrzebną do precyzyjnego określenia masy i spinu.
Obserwacje radiowe pozwoliły zmierzyć również ruch Cygnus X-1 w przestrzeni, co zostało użyte wraz ze zmierzoną prędkością do określenia trójwymiarowej prędkości i pozycji czarnej dziury.
Ta praca pokazała, że Cygnus X-1 porusza się bardzo powoli względem Drogi Mlecznej, co wskazuje na to, że nie otrzymała dużego "kopniaka" w momencie swojego powstania. Wspiera to wcześniej postawioną hipotezę, mówiącą, że Cygnus X-1 nie powstała w wyniku supernowej, ale zamiast tego mogła być rezultatem kolapsu gwiezdnego prekursora, który nastąpił bez eksplozji. Prekursor Cygnus X-1 był najprawdopodobniej niezwykle masywną gwiazdą, która miała początkowo masę będącą ponad 100-krotnie większą od masy Słońca, zanim utraciła ją w bardzo intensywnym wietrze gwiazdowym.
W 1974 roku, zanim Cygnus X-1 stała się dobrym kandydatem na czarną dziurę. Stephen Hawking założył się z kolegą, astrofizykiem Kipem Thorne i profesorem fizyki teoretycznej w Kalofornijskim Instytucie Technologii, że Cygnus X-1 nie zawiera czarnej dziury. Hawking traktował ten zakład jako formę ubezpieczenia, gdyż wiele pracy poświęcił czarnym dziurom i ogólnej teorii względności
Jakkolwiek w 1990 roku pojawiło się znacznie więcej badań nad Cygnus X-1, które wzmocniły dowody na to, że jest czarną dziurą.
"Przez czterdzieści lat Cygnus X-1 była klasycznym przykładem czarnej dziury. Jednakże, pomimo poddania się Hawkinga, nigdy w pełni nie byłem przekonany, że rzeczywiście zawiera czarną dziurę - aż do teraz," powiedział Thorne. "Dane i modele opisane w tych trzech artykułach nareszcie zapewniją pełny i definitywny opis tego układu podwójnego" - dodał naukowiec.
Posiadający główną siedzibę w Cambridge, w stanie Massachusetts, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) jest wspólnym projektem Smithsonian Astrophysical Observatory oraz Harvard College Observatory. Naukowcy z CfA, podzielenii na sześć grup badawczych, badają początek, rozwój oraz ostateczny los Wszechświata.
Przeszło trzy dekady temu Stephen Hawking założył się, że w Cygnus X-1 nie istnieje czarna dziura. Zakład niestety przegrał. Dziś astronomowie są pewni, że układ Cygnus X-1 zawiera czarną dziurę, zaś dzięki niedawno otrzymanym danym mogą z precyzją określić jej masę, spin oraz odległość od Ziemi. Dzięki tym kluczowym informacjom udało się zrekonstruować jej historię.
Mark Reid z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) w Cambridge dodał, że te nowe informacje dały naukowcom mocne wskazówki co do narodzin tej czarnej dziury, jej masy i szybkości rotacji. To bardzo ekscytujące informacje zważywszy na fakt, iż niewiele wiadomo o narodzinach czarnych dziur.
Reid przewodniczył pisaniu jednego z trzech artykułów opisujących rezultaty badań Cygnus X-1, które ukazały się w listopadowym 10 numerze The Astrophysical Journal. Pozostałe artykuły zostały napisane pod przewodnictwem Jerome Orosz z Uniwersytetu Stanowego w San Diego i Lijun Gou, tak jak Reid pochodzącego z CfA.
Cygnus X-1 jest tzw. czarną dziurą o masie gwiazdowej. Jest to klasa czarnych dziur, które powstały w wyniku kolapsu masywnej gwiazdy. Znajduje się na bliskiej orbicie z towarzyszącą masywną niebieską gwiazdą.
Po lewej: zdjęcie w zakresie optycznym z Digital Sky Survey. Czerwony kwadrat przedstawia położenie Cygnus X-1, który znajduje się blisko ogromnych obszarów gwiazdotwórczych w Drodze Mlecznej. Po prawej: artystyczna wizja układu podwójnego Cygnus X-1 według ustaleń astronomów
Używając danych rentgenowskich z Chandry, Rossi X-ray Timing Explorera oraz Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics, zespół naukowców był w stanie określić spin Cygnus X-1 z niespotykaną wcześniej dokładnością, pokazując, że czarna dziura obraca się z szybkością zbliżoną do maksymalnej. Jej horyzont zdarzeń, punkt bez powrotu dla materii spadającej w kierunku osobliwości, obraca się szybciej niż 800 razy na sekundę.
Niezależne badanie, które porównywało historię ewolucyjną gwiazdy towarzyszącej z modelem teoretycznym wskazuje, że czarna dziura narodziła się około 6 milionów lat temu. W tym relatywnie krótkim okresie (krótkim w skali astronomicznej), czarna dziura nie byłaby w stanie ściągnąć wystarczająco dużo gazów, by zwiększyć znacząco swój spin. To powoduje, że Cygnus X-1 najprawdopodobniej już powstała obracając się bardzo szybko.
Za pomocą obserwacji optycznych gwiazdy towarzyszącej i jej ruchu wokół niewidzialnego towarzysza, zespół dokonał jak dotąd najbardziej precyzyjnego oszacowania masy Cygnus X-1, która jest równa 14,8 masom Słońca. Jest prawdopodobnym, że ta czarna dziura była już tak masywna w czasie powstania, gdyż nie miała wystarczająco dużo czasu, by urosnąć w tak dużym stopniu.
Orosz podkreślił, że Cygnus X-1 jest jedną z najmasywniejszych czarnych dziur w naszej Galaktyce i obraca się z szybkością równą innym znanym czarnym dziurom. Znając masę, spin i ładunek badacze otrzymali kompletny obraz czarnej dziury, zgodnie z tzw. teorią "No Hair". Ta teoria postuluje, że wszystkie pozostałe informacje, poza powyższymi parametrami, są na zawsze utracone za horyzontem zdarzeń. Oczekuje się, że ładunek dla astronomicznej czarnej dziury jest bliski zeru; potrzebny jest także jedynie spin i masa.
Zespół ogłosił również, że dokonał najdokładniejszego dotąd pomiaru odległości Cygnus X-1, używając do tego Very Long Baseline Array (VLBA) należącego do National Radio Observatory. VLBA to system 10 radioteleskopów, których centrum zdalnego sterowania położone jest w Socorro, w stanie Nowy Meksyk. Nowy pomiar wynosi około 6 070 lat świetlnych od Ziemi. Ta dokładna odległość była istotną składową potrzebną do precyzyjnego określenia masy i spinu.
Obserwacje radiowe pozwoliły zmierzyć również ruch Cygnus X-1 w przestrzeni, co zostało użyte wraz ze zmierzoną prędkością do określenia trójwymiarowej prędkości i pozycji czarnej dziury.
Ta praca pokazała, że Cygnus X-1 porusza się bardzo powoli względem Drogi Mlecznej, co wskazuje na to, że nie otrzymała dużego "kopniaka" w momencie swojego powstania. Wspiera to wcześniej postawioną hipotezę, mówiącą, że Cygnus X-1 nie powstała w wyniku supernowej, ale zamiast tego mogła być rezultatem kolapsu gwiezdnego prekursora, który nastąpił bez eksplozji. Prekursor Cygnus X-1 był najprawdopodobniej niezwykle masywną gwiazdą, która miała początkowo masę będącą ponad 100-krotnie większą od masy Słońca, zanim utraciła ją w bardzo intensywnym wietrze gwiazdowym.
W 1974 roku, zanim Cygnus X-1 stała się dobrym kandydatem na czarną dziurę. Stephen Hawking założył się z kolegą, astrofizykiem Kipem Thorne i profesorem fizyki teoretycznej w Kalofornijskim Instytucie Technologii, że Cygnus X-1 nie zawiera czarnej dziury. Hawking traktował ten zakład jako formę ubezpieczenia, gdyż wiele pracy poświęcił czarnym dziurom i ogólnej teorii względności
Jakkolwiek w 1990 roku pojawiło się znacznie więcej badań nad Cygnus X-1, które wzmocniły dowody na to, że jest czarną dziurą.
"Przez czterdzieści lat Cygnus X-1 była klasycznym przykładem czarnej dziury. Jednakże, pomimo poddania się Hawkinga, nigdy w pełni nie byłem przekonany, że rzeczywiście zawiera czarną dziurę - aż do teraz," powiedział Thorne. "Dane i modele opisane w tych trzech artykułach nareszcie zapewniją pełny i definitywny opis tego układu podwójnego" - dodał naukowiec.
Posiadający główną siedzibę w Cambridge, w stanie Massachusetts, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) jest wspólnym projektem Smithsonian Astrophysical Observatory oraz Harvard College Observatory. Naukowcy z CfA, podzielenii na sześć grup badawczych, badają początek, rozwój oraz ostateczny los Wszechświata.
Źródło: CfA Press Room
Fotografie: optyczna (po lewej): Digital Sky Survey | ilustracja po prawej: NASA/CXC/M. Weiss
Opracowanie: Paweł Demidowski
Fotografie: optyczna (po lewej): Digital Sky Survey | ilustracja po prawej: NASA/CXC/M. Weiss
Opracowanie: Paweł Demidowski
Komentarze użytkowników
( DODAJ SWÓJ )
Nikt jeszcze nie napisał komentarza do tego materiału.Napisz komentarz
Odpowiedz na pytanie zadane w sondzie.
Zjawiska oraz wydarzenia w nadchodzącym miesiącu.
Zagłosuj lub zgłoś swoją stronę.
Ostatnio pisaliście:
Twoje Imię
17.05.2022, 07:07