Czarne dziury lubią zabawę bańkami mydlanymi

Czarne dziury lubią zabawę bańkami mydlanymi

07.07.2010

Łącząc obserwacje wykonane za pomocą teleskopu ESO VLT (Very Large Telescope) i orbitalnego obserwatorium rentgenowskiego NASA Chandra astronomowie odkryli najpotężniejszą z dotychczas odkrytych parę dżetów wystrzeliwanych przez czarną dziurę o masie gwiazdowej. Obiekt ten, określany mianem mikrokwazara, nadmuchuje ogromny bąbel gorącego gazu o średnicy 1000 lat świetlnych – dwukrotnie większy, i dziesiątki razy potężniejszy niż inne mikrokwazary. Wyniki badań opublikowano na łamach Nature.

Długość dżetów NGC 7793 jest niesamowita, szczególnie gdy porównamy ją do rozmiarów generującej je czarnej dziury

Robert Soria

„Byliśmy niezwykle zaskoczeni ilością energii jaka jest wstrzykiwana do gazu przez czarną dziurę „- mówi Manfred Pakull, główny autor publikacji. -” Ta czarna dziura ma masę zaledwie kilka razy większą od Słońca, a jednocześnie jest miniaturową wersją najpotężniejszych kwazarów i radiogalaktyk, w których czarne dziury mają masę miliony razy większą.”

Naukowcy zdają sobie sprawę, że czarne dziury uwalniają ogromne ilości energii w trakcie pochłaniania materii.  Do tej pory sądzono, że większość tej energii była uwalniana w postaci promieniowania, głównie w zakresie rentgenowskim. Jednak nowe odkrycie pokazuje, że niektóre czarne dziury potrafią co najmniej tyle samo, o ile nie więcej, energii uwolnić w postaci skolimowanych strug szybko przemieszczających się cząstek. Te szybkie dżety uderzają w otaczający gaz międzygwiezdny rozgrzewając go i inicjując rozszerzanie się bąbla gazu, zawierające mieszaninę gorącego gazu i ultra szybkich cząstek o rozmaitych temperaturach. Obserwacje w kilku zakresach energetycznych (optycznym, radiowym i rentgenowskim) pozwalają astronomom obliczyć tempo, w jakim czarna dziura podgrzewa otoczenie.

Astronomom udało się zbadać miejsca, w których dżet zderza się z gazem międzygwiezdnym otaczającym czarną dziurę jak również zmierzyć tempo ekspansji powstającego bąbla gazu. Okazało się, że rozszerza się z oszałamiającą prędkością miliona kilometrów na godzinę.

„Długość dżetów NGC 7793 jest niesamowita, szczególnie gdy porównamy ją do rozmiarów generującej je czarnej dziury „- mówi Robert Soria, współautor. -” Gdybyśmy zmniejszyli czarną dziurę do wymiarów piłki nożnej, każdy z dżetów sięgałby z Ziemi poza orbitę Plutona.”

Badania te pomogą astronomom zrozumie podobieństwa pomiędzy małymi czarnymi dziurami powstającymi w wyniku eksplozji gwiazd, oraz supermaswynymi czarnymi dziurami w jądrach galaktyk. Bardzo potężne dżety stosunkowo często obserwuje się w otoczeniu supermasyneych czarnych dziur, jednak znacznie rzadziej jako efekty działania mikrokwazarów. Nowe odkrycie wskazuje, że być może wiele z nich po prostu nie zostało dotąd zauważone.

Obserwowany mikrokwazar leży na obrzeżu galaktyki NGC 7793 w odległości około 12 milionów lat świetlnych. Zmierzona prędkość ekspansji bąbla oraz jego rozmiar wskazują, że dżet musi być aktywny od przynajmniej 200 000 lat.

Źródła:

  • Manfred W. Pakull, Roberto Soria and Christian Motch, „A 300 parsec long jet-inflated bubble around a powerful microquasar in the galaxy NGC 7793”, Nature
  • ESO: Black Hole Blows Big Bubble
  • Chandra: NGC 7793: Black Hole Blows Big Bubble
  • Zdjęcie: X-ray (NASA/CXC/Univ of Strasbourg/M. Pakull et al); Optical (ESO/VLT/Univ of Strasbourg/M. Pakull et al); H-alpha (NOAO/AURA/NSF/CTIO 1.5m)

Original press release follows (ESA):
Black Hole Blows Big Bubble

Combining observations made with ESO’s Very Large Telescope and NASA’s Chandra X-ray telescope, astronomers have uncovered the most powerful pair of jets ever seen from a stellar black hole. This object, also known as a microquasar, blows a huge bubble of hot gas, 1000 light-years across, twice as large and tens of times more powerful than other known microquasars. The discovery is reported this week in the journal Nature.

“We have been astonished by how much energy is injected into the gas by the black hole,” says lead author Manfred Pakull. “This black hole is just a few solar masses, but is a real miniature version of the most powerful quasars and radio galaxies, which contain black holes with masses of a few million times that of the Sun.”

Black holes are known to release a prodigious amount of energy when they swallow matter. It was thought that most of the energy came out in the form of radiation, predominantly X-rays. However, the new findings show that some black holes can release at least as much energy, and perhaps much more, in the form of collimated jets of fast moving particles. The fast jets slam into the surrounding interstellar gas, heating it and triggering an expansion. The inflating bubble contains a mixture of hot gas and ultra-fast particles at different temperatures. Observations in several energy bands (optical, radio, X-rays) help astronomers calculate the total rate at which the black hole is heating its surroundings.

The astronomers could observe the spots where the jets smash into the interstellar gas located around the black hole, and reveal that the bubble of hot gas is inflating at a speed of almost one million kilometres per hour.

“The length of the jets in NGC 7793 is amazing, compared to the size of the black hole from which they are launched,” says co-author Robert Soria [1]. “If the black hole were shrunk to the size of a soccer ball, each jet would extend from the Earth to beyond the orbit of Pluto.”

This research will help astronomers understand the similarity between small black holes formed from exploded stars and the supermassive black holes at the centres of galaxies. Very powerful jets have been seen from supermassive black holes, but are thought to be less frequent in the smaller microquasar variety. The new discovery suggests that many of them may simply have gone unnoticed so far.

The gas-blowing black hole is located 12 million light-years away, in the outskirts of the spiral galaxy NGC 7793 (eso0914b). From the size and expansion velocity of the bubble the astronomers have found that the jet activity must have been ongoing for at least 200 000 years.

Written by admin

Dodaj komentarz

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