Astronomowie z Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku odkryli galaktykę tysięcy zwykłych czarnych dziur otaczających supermasywną czarną dziurę Sagittarius A *, znajdującą się w centrum naszej galaktyki. Naukowcy zauważają, że obserwacja tych obiektów pomoże przetestować teorię względności Einsteina. Naukowcy podzielili się swoją pracą w artykule w czasopiśmie Nature.
„We wszystkich innych częściach galaktyki udało nam się odkryć tylko pięćset czarnych dziur. Jednocześnie teoria mówi, że na niewielkim obszarze w centrum Drogi Mlecznej, którego długość, szerokość i wysokość to zaledwie sześć lat świetlnych, znajduje się co najmniej 10 tysięcy takich obiektów. Dopiero teraz mamy pierwsze dowody na poparcie tego założenia”- skomentował Chuck Haley z Columbia University w Nowym Jorku.
Podobnie jak w przypadku wszystkich galaktyk, w centrum naszej Drogi Mlecznej znajduje się bardzo duża czarna dziura. W naszym przypadku nazywa się Sagittarius A *, jego masa jest około 4 miliony razy cięższa od naszego Słońca i znajduje się 26 tysięcy lat świetlnych od Ziemi.
Naukowcy zauważają, że wokół Sagittarius A * znajduje się kilkadziesiąt gwiazd, a także kilka dużych obłoków gazu obracających się wokół niego z bardzo dużą prędkością. Kiedy obiekty te zbliżają się zbyt blisko czarnej dziury, wówczas grawitacja dosłownie zaczyna je rozrywać, czemu towarzyszy bardzo jasna emisja promieniowania.
Jednak inne czarne dziury w pobliżu Sagittarius A * będą miały inny los, zauważa Hayley. W ich przypadku supermasywna czarna dziura nieustannie ich przyciąga, aż w końcu się z nią połączą. W tym przypadku nie występują żadne odblaski w zakresie optycznym, a wszystkie oznaki tego połączenia możemy zaobserwować poprzez niewidoczne dla nas wybuchy fal grawitacyjnych. Z tego powodu naukowcy nie mogli dowiedzieć się o obecności czarnych dziur w centrum naszej galaktyki i odpowiednio sprawdzić poprawności przewidywania ich liczby za pomocą teorii opisującej ewolucję galaktyk.
Zespołowi amerykańskich astrofizyków udało się uzyskać pierwsze dowody na to, że te czarne dziury faktycznie istnieją. I to nie tylko po to, aby udowodnić swoją obecność, ale także policzyć ich liczbę. Naukowcy zasugerowali, że niektóre z tych czarnych dziur będą krążyć wokół centrum Drogi Mlecznej nie same, ale razem ze zwykłą gwiazdą, pulsarem lub innym widzialnym obiektem.
W obecności takiej pary czarne dziury z reguły działają jako dominanty i stopniowo zaczynają kraść materię z mniej gęstej i większej gwiazdy. Jeśli objętość gazu i pyłu wydobytego z takiej gwiazdy stanie się zbyt duża, wówczas czarna dziura po prostu nie ma czasu na zassanie całej materii, w wyniku czego w jej pobliżu pojawia się swego rodzaju „pączek” gorącego gazu i pyłu, wewnątrz którego okresowo pojawiają się rozbłyski rentgenowskie.
Astrofizycy wyjaśniają, że te wiązki światła mają stosunkowo niską jasność w porównaniu do innych gwiezdnych kataklizmów, ale występują znacznie częściej i mają osobliwe widmo. To właśnie pozwala odróżnić je od innych obiektów w centrum naszej galaktyki.
Film promocyjny:
Jako pole do badań zespół Haleya wykorzystał obrazy otoczenia czarnej dziury Sagittarius A *, uzyskane za pomocą kosmicznego obserwatorium rentgenowskiego Chandra w ciągu ostatnich dziesięciu lat. Na nich naukowcy próbowali znaleźć opisane powyżej pary czarnych dziur i zwykłych obiektów gwiazdowych.
W rezultacie naukowcy odkryli jednocześnie 12 takich par, znajdujących się w niewielkiej (oczywiście kosmicznej) odległości od głównej czarnej dziury w naszej galaktyce. Według astrofizyków połowa z tych par może składać się z czarnych dziur i pulsarów. Jednocześnie ich położenie i właściwości wskazują, że wokół Strzelca A * krąży około pięćset podobnych par i około 10 tysięcy pojedynczych czarnych dziur.
Centralna czarna dziura Drogi Mlecznej (zaznaczona zielonym kółkiem) jest otoczona wieloma źródłami promieniowania rentgenowskiego (zaznaczonymi niebieskimi i czerwonymi okręgami), które są parami czarnych dziur i gwiazd.
„Udało nam się potwierdzić jedną z kluczowych teorii astronomicznych i poczynić znaczne postępy w testowaniu wielu innych pomysłów. Na przykład to odkrycie pomoże nam skuteczniej obserwować fale grawitacyjne, ponieważ mamy teraz możliwość dokładnego oszacowania, ile połączeń czarnych dziur może wystąpić w Drodze Mlecznej. Okazuje się, że wszystko, czego potrzebujemy, znajduje się w centrum naszej Galaktyki”- dodał Haley.
Nikolay Khizhnyak