Astronomowie ujawniają nowe cechy galaktycznych czarnych dziur
Czarne dziury to najbardziej tajemnicze obiekty we Wszechświecie, o właściwościach, które brzmią jak prosto z filmu science fiction.
Wizja artystyczna mikrokwazara uchwyconego przez radioteleskop FAST.
Źródło: Dzięki uprzejmości profesora Wei Wanga z Uniwersytetu Wuhan
Czarne dziury o masie około 10 razy większej niż masa Słońca manifestują swoje istnienie poprzez pochłanianie materii z towarzyszących im gwiazd. W pewnych przypadkach, w centrach niektórych galaktyk, gromadzą się supermasywne czarne dziury, tworząc jasne i zwarte obszary znane jako kwazary, których masa równa jest milionom lub nawet miliardom mas naszego Słońca. Istnieje również podgrupa czarnych dziur o masie gwiazdowej, które akrecyjnie zbierają materię i wyrzucają strumienie silnie namagnesowanej plazmy. Nazywane są one mikrokwazarami.
Międzynarodowy zespół naukowców opublikował artykuł w czasopiśmie Nature z dnia 26 lipca 2023 roku, informujący o specjalnej kampanii obserwacyjnej poświęconej badaniu galaktycznego mikrokwazara o nazwie GRS 1915+105. W ramach tej kampanii, zespół odkrył i ujawnił nowe właściwości tego układu mikrokwazarów, które nigdy wcześniej nie były obserwowane. To odkrycie przyczynia się do naszego lepszego zrozumienia tych fascynujących obiektów i otwiera nowe perspektywy w badaniach mikrokwazarów.
Korzystając z ogromnego radioteleskopu Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST) w Chinach, astronomowie po raz pierwszy zaobserwowali sygnał oscylacji kwaziperiodycznych (QPO) w paśmie radiowym, pochodzący z dowolnego układu mikrokwazarów. QPO to zjawisko, które astronomowie wykorzystują do lepszego zrozumienia funkcjonowania układów gwiazdowych, takich jak czarne dziury. Dotychczas obserwowano je głównie w promieniowaniu rentgenowskim pochodzącym od mikrokwazarów, ale ich obecność w emisji radiowej układu jest wyjątkowa i stanowi nowe odkrycie.
Sygnał kwaziperiodyczny o niezwykłej naturze ma przybliżony okres wynoszący 0,2 sekundy, występujący przy częstotliwości około 5 herców – powiedział profesor Wei Wang z chińskiego Uniwersytetu Wuhan, który kierował zespołem odpowiedzialnym za odkrycie. Tego rodzaju sygnał nie jest powszechny i pojawia się tylko w szczególnych warunkach fizycznych. Nasz zespół miał szczęście zaobserwować ten sygnał dwukrotnie – po raz pierwszy w styczniu 2021 roku, a następnie ponownie w czerwcu 2022 roku.
Według Zhanga, dyrektora Nevada Center for Astrophysics i jednego z autorów badania, ta niezwykła cecha może stanowić pierwszy dowód na aktywność „strumienia” wystrzelonego przez galaktyczną czarną dziurę o masie gwiazdowej. W niektórych warunkach pewne układy podwójne czarnych dziur wystrzeliwują strumień, który składa się z równoległych wiązek naładowanej materii i pola magnetycznego, poruszających się z prędkością zbliżoną do prędkości światła.
Typowo, w układach z akreującymi czarnymi dziurami, badanie promieniowania rentgenowskiego skupia się na dysku akrecyjnym otaczającym czarną dziurę – wyjaśnił Zhang. Szczegółowy mechanizm generowania modulacji czasowej w relatywistycznym strumieniu nie został jeszcze zidentyfikowany, ale istnieje kilka potencjalnych teorii. Jedną z możliwości jest, że strumień podlega precesji, czyli regularnemu obracaniu się w różnych kierunkach, a następnie powracaniu do pierwotnego kierunku co około 0,2 sekundy.
Zhang wyjaśnił, że niewspółosiowość między osią wirowania czarnej dziury a jej dyskiem akrecyjnym może być odpowiedzialna za ten efekt, który jest naturalną konsekwencją zakrzywienia czasoprzestrzeni w pobliżu szybko wirującej czarnej dziury.
Jednak istnieją również inne możliwości, a dalsze obserwacje tego i innych galaktycznych źródeł mikrokwazarów dostarczą więcej wskazówek, które pomogą nam zrozumieć te tajemnicze sygnały QPO – wyjaśnił Zhang.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
