Większość czarnych dziur to olbrzymie lub małe obiekty
7 Wrz 2008r. w Galaktyki napisał/aCzarne dziury czasami są olbrzymimi, kosmicznymi bestiami, miliardy razy cięższymi niż nasze Słońce, a czasami niewielkie z masą zaledwie kilkakrotnie większą od masy naszej najbliższej gwiazdy.
Czarne dziury czasami są olbrzymimi, kosmicznymi bestiami, miliardy razy cięższymi niż nasze Słońce, a czasami niewielkie z masą zaledwie kilkakrotnie większą od masy naszej najbliższej gwiazdy. Ale czy czarne dziury pojawiają się i w średnim rozmiarze? Nowe badania pokazują, że dla większości z nich odpowiedź brzmi nie.
Astronomowie podejrzewali od dłuższego czasu, że najbardziej prawdopodobnym miejscem, w którym mogą znajdować się średnie czarne dziury, byłby obiekt podobny do jądra miniaturowej galaktyki – gromada kulista. Jednakże jak dotąd nikt nie był w stanie odnaleźć takiego obiektu.
Obecnie, grupa astronomów dokładnie sprawdziła gromadę kulistą zwaną RZ2109 i ostatecznie stwierdzono, że nie może zawierać w sobie czarnej dziury. Odkrycia sugerują, że nieuchwytne obiekty nie ukrywają się w gromadach kulistych gwiazd i prawdopodobnie występują niezwykle rzadko.
Gromada kulista RZ2109
"Niektóre teorie mówią, że małe czarne dziury w gromadach kulistych gwiazd powinny opaść do centrum i uformować obiekt średniej wielkości, jednak nasze odkrycia temu przeczą," powiedział Daniel Stern z NASA's Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie (Kalifornia). Stern jest drugim autorem pracy specyfikującej odkrycia w Astrophysical Journal z 20 sierpnia. Głównym autorem jest Stephen Zepf z Michigan State University w East Lansing.
Czarne dziury są niesamowicie gęstymi skupiskami materii, których grawitacja zapobiega nawet ucieczce światła. Najmniejsze ze znanych masywnych czarnych dziur są dziesięciokrotnie cięższe od Słońca i formują się, gdy olbrzymia gwiazda wybucha tworząc supernową. Najcięższe czarne dziury są nawet miliardy razy cięższe od Słońca i leżą głęboko we wnętrzu prawie wszystkich galaktyk.
Pozostały jeszcze czarne dziury o średniej masie, co do których przypuszczano, iż będą się znajdowały w centrach gromad kulistych. Gromady kuliste są zagęszczonym zbiorem milionów gwiazd, które leżą poza galaktykami składającymi się z setek miliardów gwiazd. Teoretycy kłócą się, że w gromadach kulistych powinny znajdować się odpowiednio mniejsze czarne dziury. Takie obiekty byłyby od tysiąca do dziesięciu tysięcy razy cięższe od naszego Słońca, czyli miałyby średni rozmiar na kosmicznej skali czarnych dziur.
W poprzedniej pracy, Zepf i jego koledzy szukali dowodów na istnienie czarnej dziury w RZ2109, ulokowanej w odległości 50 milionów lat świetlnych w pobliskiej galaktyce. Wykorzystując teleskop rentgenowski XMM-Newtona, odkryto charakterystyczny podpis promieni rentgenowskich aktywnej, "karmiącej się" czarnej dziury. Jednakże wciąż jej rozmiar pozostał nieznany.
Zepf i Stern, następnie w grupie z innymi, zdobyli chemiczny odcisk, zwanym spektrum gromady kulistej, wykorzystując obserwatorium na Mauna Kea (Hawaje). Spektrum ujawniło istnienie niewielkiej czarnej dziury, o masie mniej więcej dziesięciokrotnie większej od masy Słońca.
Nawiązując do teorii, gromada gwiazd z małą czarną dziurą nie może mieć jednocześnie dziury średniego rozmiaru. Średnie czarne dziury byłyby dość masywne, z dużą grawitacją, tak więc jeśli jedna już istnieje w gromadzie kulistej, według naukowców mniejsza zostałaby przez taki obiekt wchłonięta.
"Jeśli średnia czarna dziura istnieje w gromadzie, mogłaby pochłonąć małą czarną dziurę, lub też odepchnąć ją poza gromadę," powiedział Stern. Innymi słowy, mała czarna dziura w RZ2109 wyklucza możliwość istnienia średniego obiektu.
Skąd naukowcy już na początku wywnioskowali, że czarna dziura gromady kulistej była mała? Wykorzystując modelowe techniki, Zepf i jego koledzy wywnioskowali, że spektrum wykonane na Mauna Kea ukazuje strumień materii osiągającej wysoką prędkość, zjawisko zwane również "wiatrami", wypadającego z czarnej dziury. Tylko mała czarna dziura mogła stworzyć zaobserwowane wysokie wiatry.
Zepf wyjaśnił, "Wiedzieliśmy z danych rentgenowskich, że ta czarna dziura aktywnie pochłaniała lub gromadziła materię. Gdyby ten materiał był gromadzony przez czarną dziurę średniej wielkości, nie byłoby to dla niej wielkim wyzwaniem. W wypadku małej czarnej dziury, część materii musiała zostać wyrzucona w formie wysokich wiatrów. Tak więc wiatry były jakby dymiącym pistoletem, który zdradził, że czarna dziura jest mała."
Czy to oznacza koniec historii średnich czarnych dziur? Zepf twierdzi, że jest rzeczą możliwą, iż te obiekty ukrywają się na obrzeżach galaktyk takich jak nasza Droga Mleczna, lub też w otoczeniu tak zwanych karłowatych galaktyk, lub w pozostałościach tych że galaktyk będących pochłoniętymi przez większe galaktyki. Jeżeli tak, średnie czarne dziury byłyby ledwie widoczne i trudne do odnalezienia.
Źródło: Spaceflight Now
Fotografia: NASA/JPL-Caltech/ NOAO/AURA/NSF
Tłumaczenie: Agnieszka Jaworska
Astronomowie podejrzewali od dłuższego czasu, że najbardziej prawdopodobnym miejscem, w którym mogą znajdować się średnie czarne dziury, byłby obiekt podobny do jądra miniaturowej galaktyki – gromada kulista. Jednakże jak dotąd nikt nie był w stanie odnaleźć takiego obiektu.
Obecnie, grupa astronomów dokładnie sprawdziła gromadę kulistą zwaną RZ2109 i ostatecznie stwierdzono, że nie może zawierać w sobie czarnej dziury. Odkrycia sugerują, że nieuchwytne obiekty nie ukrywają się w gromadach kulistych gwiazd i prawdopodobnie występują niezwykle rzadko.
Gromada kulista RZ2109
"Niektóre teorie mówią, że małe czarne dziury w gromadach kulistych gwiazd powinny opaść do centrum i uformować obiekt średniej wielkości, jednak nasze odkrycia temu przeczą," powiedział Daniel Stern z NASA's Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie (Kalifornia). Stern jest drugim autorem pracy specyfikującej odkrycia w Astrophysical Journal z 20 sierpnia. Głównym autorem jest Stephen Zepf z Michigan State University w East Lansing.
Czarne dziury są niesamowicie gęstymi skupiskami materii, których grawitacja zapobiega nawet ucieczce światła. Najmniejsze ze znanych masywnych czarnych dziur są dziesięciokrotnie cięższe od Słońca i formują się, gdy olbrzymia gwiazda wybucha tworząc supernową. Najcięższe czarne dziury są nawet miliardy razy cięższe od Słońca i leżą głęboko we wnętrzu prawie wszystkich galaktyk.
Pozostały jeszcze czarne dziury o średniej masie, co do których przypuszczano, iż będą się znajdowały w centrach gromad kulistych. Gromady kuliste są zagęszczonym zbiorem milionów gwiazd, które leżą poza galaktykami składającymi się z setek miliardów gwiazd. Teoretycy kłócą się, że w gromadach kulistych powinny znajdować się odpowiednio mniejsze czarne dziury. Takie obiekty byłyby od tysiąca do dziesięciu tysięcy razy cięższe od naszego Słońca, czyli miałyby średni rozmiar na kosmicznej skali czarnych dziur.
W poprzedniej pracy, Zepf i jego koledzy szukali dowodów na istnienie czarnej dziury w RZ2109, ulokowanej w odległości 50 milionów lat świetlnych w pobliskiej galaktyce. Wykorzystując teleskop rentgenowski XMM-Newtona, odkryto charakterystyczny podpis promieni rentgenowskich aktywnej, "karmiącej się" czarnej dziury. Jednakże wciąż jej rozmiar pozostał nieznany.
Zepf i Stern, następnie w grupie z innymi, zdobyli chemiczny odcisk, zwanym spektrum gromady kulistej, wykorzystując obserwatorium na Mauna Kea (Hawaje). Spektrum ujawniło istnienie niewielkiej czarnej dziury, o masie mniej więcej dziesięciokrotnie większej od masy Słońca.
Nawiązując do teorii, gromada gwiazd z małą czarną dziurą nie może mieć jednocześnie dziury średniego rozmiaru. Średnie czarne dziury byłyby dość masywne, z dużą grawitacją, tak więc jeśli jedna już istnieje w gromadzie kulistej, według naukowców mniejsza zostałaby przez taki obiekt wchłonięta.
"Jeśli średnia czarna dziura istnieje w gromadzie, mogłaby pochłonąć małą czarną dziurę, lub też odepchnąć ją poza gromadę," powiedział Stern. Innymi słowy, mała czarna dziura w RZ2109 wyklucza możliwość istnienia średniego obiektu.
Skąd naukowcy już na początku wywnioskowali, że czarna dziura gromady kulistej była mała? Wykorzystując modelowe techniki, Zepf i jego koledzy wywnioskowali, że spektrum wykonane na Mauna Kea ukazuje strumień materii osiągającej wysoką prędkość, zjawisko zwane również "wiatrami", wypadającego z czarnej dziury. Tylko mała czarna dziura mogła stworzyć zaobserwowane wysokie wiatry.
Zepf wyjaśnił, "Wiedzieliśmy z danych rentgenowskich, że ta czarna dziura aktywnie pochłaniała lub gromadziła materię. Gdyby ten materiał był gromadzony przez czarną dziurę średniej wielkości, nie byłoby to dla niej wielkim wyzwaniem. W wypadku małej czarnej dziury, część materii musiała zostać wyrzucona w formie wysokich wiatrów. Tak więc wiatry były jakby dymiącym pistoletem, który zdradził, że czarna dziura jest mała."
Czy to oznacza koniec historii średnich czarnych dziur? Zepf twierdzi, że jest rzeczą możliwą, iż te obiekty ukrywają się na obrzeżach galaktyk takich jak nasza Droga Mleczna, lub też w otoczeniu tak zwanych karłowatych galaktyk, lub w pozostałościach tych że galaktyk będących pochłoniętymi przez większe galaktyki. Jeżeli tak, średnie czarne dziury byłyby ledwie widoczne i trudne do odnalezienia.
Źródło: Spaceflight Now
Fotografia: NASA/JPL-Caltech/ NOAO/AURA/NSF
Tłumaczenie: Agnieszka Jaworska
Odpowiedz na pytanie zadane w sondzie.
Zjawiska oraz wydarzenia w nadchodzącym miesiącu.
Zagłosuj lub zgłoś swoją stronę.
Ostatnio pisaliście:
homo sapiens-centrum fali
31.08.2013, 12:13