Satelita Rossi XTE wraz z teleskopem ESO VLT badają gwałtownie zmienne czarne dziury

Satelita Rossi XTE wraz z teleskopem ESO VLT badają gwałtownie zmienne czarne dziury

15.10.2008

Unikalne obserwacje migoczącego światła z okolic dwóch czarnych dziur dostarczają nowych informacji o ogromnych przepływach energii w ich sercu. Porównanie zmian w paśmie widzialnym z uzyskanymi w paśmie rentgenowskim wykonane w krótkich przedziałach czasu umożliwiło astronomom wykazanie, że pola magnetyczne muszą odgrywać kluczową rolę podczas pochłaniania materii przez czarne dziury.

 

    zmiany w paśmie rentgenowskim i widzialnym muszą mieć wspólną przyczyną, znajdującą się ponadto
bardzo blisko samej czarnej dziury

Poshak Gandhi

Podobnie  jak światło świecy również to pochodzące z otoczenia czarnej dziury nie jest stałe – rozbłyskuje,połyskuje, przygasa. „Szybkie zmiany światła z (okolic) czarnej dziury są najczęściej obserwowane w paśmie rentgenowskim „- mówi Poshak Gandhi, kierujący międzynarodowym zespołem prowadzącym badania. -” Nowe wyniki należą do nielicznych, które zbadały szybkie zmiany również w świetle widzialnym, a co najważniejsze, zbadałyjak te fluktuacje odnoszą się do obserwowanych w promieniach rentgenowskich.”

Obserwacje rejestrowały zmiany natężenia promieniowania czarnych dziur jednocześnie za pomocą dwóch instrumentów:jednego naziemnego oraz drugiego, umieszczonego na orbicie. Dane rentgenowskie zostały uzyskane za pomocą satelity NASA Rossi X-ray Timing Explorer. Dane w paśmie widzialnym zostały zebrany wykorzystując szybką kamerę ULTRACAM, zainstalowaną tymczasowo na teleskopie ESO VLT (Very Large Telescope) rejestrującą do 20 zdjęć na sekundę. ULTRACAM został zbudowany przez członków zespołu Vika Dhillona i Toma Marsha. „Nasze obserwacje są wśród najszybszych obserwacji czarnych dziur wykonanych za pomocą dużych teleskopów optycznych” – mówi Dhillon.

Ku ich zdumieniu, astronomowie odkryli, że zmiany jasności w paśmie widocznym są nawet szybsze niż te obserwowane do tej pory w paśmie rentgenowskim. Dodatkowo okazało się, że zmiany w tych pasmach nie następują jednocześnie, ale następują według powtarzalnego, niezwykłego schematu: tuż przez flarą rentgenowską jasność w paśmie widzialnym spada a następnie gwałtownie rośnie na ułamek sekundy, tuż przez gwałtownym wygaśnięciem.

Oczywiście źródłem tego promieniowania nie jest sama czarna dziura – powstaje ono w wyniku intensywnych przepływów energii w obrębie otaczającej czarną dziurę zjonizowanej materii. Otoczenie czarnej dziury jest w sposób ciągły modelowane przez gwałtowną walkę silnych i współzawodniczących ze sobą pól – grawitacyjnego, elektromagnetycznego oraz przez ciśnienie materii. W efekcie światło emitowane przez gorące przepływy materii zmienia intensywność w nieprzewidywalny sposób. „Jednak schemat, który odkryliśmy w naszych badaniach zawiera w sobie stabilną strukturę,która wyróżnia się w otoczeniu chaotycznej zmienności, w efekcie dostarcza istotnych informacji na temat dominujących procesów leżących u podłoża działających tam procesów fizycznych „- mówi członek zespołu Andy Fabian.

Emisje w paśmie widzialnym z otoczenia czarnych dziur uważano powszechnie za efekt wtórny. Nadrzędna miała być flara rentgenowska oświetlająca otaczający gaz, który z kolei reemitował promieniowanie w paśmie widzialnym. Jednak gdyby faktycznie tak się działo jakakolwiek zmienność w paśmie widzialnym byłaby znacznie przesunięta w czasie względem zmienności w paśmie rentgenowskim. Także jej krzywa blasku byłaby rozciągnięta w czasie. „Szybkie zmiany jasności w paśmie widzialnym, które zaobserwowaliśmy przekreślają ten scenariusz w obu zbadanych systemach „- potwierdza Gandhi. -” Miast tego zmiany w paśmie rentgenowskim i widzialnym muszą mieć wspólną przyczyną, znajdującą się ponadto bardzo blisko samej czarnej dziury.”

Silne pola magnetyczne są obecnie najlepszymi kandydatami na dominujący proces fizyczny. Działając jak bufor mogą pochłaniać energię uwalnianą blisko czarnej dziury, zbierając ją aż do momentu uwolnienia jako gorącą plazmę,o temperaturze wielu milionów stopni, promieniującą w paśmie rentgenowskim, lub w postaci strumieni naładowanych cząstek o prędkościach bliskich prędkości światła. Podział energii na te dwa komponenty może być przyczyną obserwowanego schematu zmienności w paśmie widzialnym i rentgenowskim.

Źródło:

  • ESO
  • Zdjęcie: ESO/L. Calçada

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *