Pogoń za dziurami “wagi średniej” trwa dalej
17 listopad 2009
Dla najwytrwalszych bywalców tej strony (jeśli takowi oczywiście w ogóle istnieją) dzisiejszy wpis nie będzie z pewnością całkowitą „premierą” w takim sensie, że dwukrotnie przynajmniej zdarzyło mi się w zamierzchłej przeszłości wspominać o potencjalnych kandydatkach do miana tzw. „średniomasywnych czarnych dziur” (tutaj i tutaj), chimerycznej póki co klasy obiektów kosmicznych, których hipotetyczne istnienie od wielu lat czeka na solidne potwierdzenie w ramach obserwacji. O ile dwa pozostałe „szczepy” czarnych dziur (gwiazdowe, powstające w trakcie grawitacyjnej zapaści sporawych gwiazd, o masie nieprzekraczającej kilkudziesięciu mas Słońca, oraz supermasywne, bytujące w jądrach wielu galaktyk i sięgające masą miliardów mas słonecznych) od bez mała kilkudziesięciu lat stanowią przedmiot intensywnej (choć niestety siłą rzeczy tylko pośredniej) obserwacji, o tyle spora skądinąd luka pomiędzy nimi (szacowana pod względem masy na 100 do 10000 mas słonecznych) czeka ciągle na konkretne uzupełnienie – pojawiają się co prawda co jakiś kolejni pretendenci do miana „zawodników wagi średniej” (o których pisałem właśnie we wspomnianych wyżej archiwalnych wpisach), wydaje się jednak, że żaden z nich nie przekonał do siebie przeważającej większości badaczy.
W ostatnim czasie naukowcy z amerykańskiego Goddard Space Flight Center, jednego z ośrodków agencji NASA, zaproponowali jednak kandydata, który – jak się obecnie wydaje – stanowi poniekąd „najlepszego podejrzanego”: charakterystyka obiektu, który na przeciągu kilku minionych lat poddawany był przez nich natarczywym obserwacjom, sprawia, że jest on największym “kandydatem-pewniakiem” do miana „średniomasywnej czarnej dziury”. Po kolei jednak.
W odległości ok. 15,7 miliona lat świetlnych od Ziemi znajduje się galaktyka o katalogowej nazwie NGC 5408. W zasadzie galaktyka jak każda inna (z tych nieregularnych), o tyle jednak ciekawa, że przynależy do grona pewnej ich podgrupy, która wyróżnia się obecnością w swych wnętrznościach „superjasnych źródeł rentgenowskich” („Ultraluminous X-ray Source”, ULX), frapujących, niezwykle silnych „emiterów” promieniowania X, które zdają się generować więcej energii niż każdy znany nam proces związany z gwiazdami, mniej jednak niż ma to miejsce w przypadku supermasywnych czarnych dziur w aktywnych jądrach galaktycznych (“Active Galactic Nuclei”, AGN). Jak nietrudno się domyśleć, z tego właśnie względu źródła ULX stanowią niezgorszych kandydatów na średniomasywne czarne dziury, co też powoduje, iż naukowcy poświęcają im względnie sporo uwagi.
Źródło ULX w galaktyce NGC 5408 jest jednak szczególnie interesujące nawet na tle pozostałych przedstawicieli swej rodziny – w latach 2006 oraz 2008 naukowcy z Goddard Space Flight Center, posługując się instrumentami obserwacyjnymi znajdującymi się na pokładzie europejskiego satelity XMM-Newton, prowadzili obserwacje tego źródła, oznaczonego swego czasu mianem NGC 5408 X-1. Kosmiczne obserwatorium zarejestrowało coś, co naukowcy w swym ojczystym języku określili mądrze jako „quasi-periodic oscillations”, inaczej mówiąc pozornie okresowe oscylacje blasku, pochodzącego od niezwykle gorącego gazu opadającego na hipotetyczną czarną dziurę wewnątrz dysku akrecyjnego, formującego się zwyczajowo wokół masywnych obiektów. „Migotanie” to, bo do tego ów tajemniczy angielski zwrot ostatecznie się sprowadza, miało ciekawą charakterystykę – odbywało się ok. 100 razy wolniej, niż ma to zazwyczaj miejsce w przypadku gwiazdowych czarnych dziur, z drugiej jednak strony o taki sam czynnik źródło to było jaśniejsze (w zakresie rentgenowskim).
Biorąc pod uwagę wspomniane migotanie oraz inne charakterystyczne cechy źródła, naukowcy doszli po intensywnym namyśle do wniosku, że przyczyną takiego a nie innego zachowania źródła musi być tajemniczy obiekt o masie pomiędzy tysiącem a dziewięcioma tysiącami mas słonecznych (swoją drogą, ciekawe skąd aż tak szeroki rozrzut w szacunku), natomiast jego horyzont zdarzeń – a więc hipotetyczna w przybliżeniu sferyczna powierzchnia, otaczająca centrum czarnej dziury, wewnątrz której grawitacja nie wypuszcza „na zewnątrz” nawet światła – musiałby mieć średnicę mieszącą się w zakresie od połowy do czterokrotności średnicy Ziemi.
Jeśli rzeczywiście w przypadku źródła NGC 5408 X-1 mamy do czynienia ze średniomasywną czarną dziurą, to intensywny blask źródła wiąże się zapewne z pożeraniem przez nią gazu z otoczenia – w tym przypadku zasysania jej z „gwiazdy-ofiarodawcy”, co dzieję się względnie często w przypadku gwiazdowych czarnych dziur w naszej Galaktyce. Chcąc to założenie udowodnić badacze zaplanowali w 2008 roku przesiadkę na kolejne kosmiczne obserwatorium – tym razem amerykańskiego SWIFT’a, dzięki któremu chcieli natrafić na ślady takiej kosmicznej towarzyszki.
Od kwietnia 2008 roku satelita SWIFT kilka razy w tygodniu „zerkał” w stronę źródła NGC 5408 X-1, rejestrując najsubtelniejsze nawet regularne wahania w poziomie promieniowania rentgenowskiego, co mogłoby wskazywać na obecność gwiezdnego partnera. Dzięki temu po wielu miesiącach obserwacji astronomom udało się w końcu stwierdzić, że taka maleńka zmiana następuje miarowo co mniej więcej 115,5 dnia. Zakładając, że takiej długości jest również okres orbitalny domniemanej gwiazdy-sponsora, można było ostatecznie przedstawić wniosek, że gwiazda ta musi być co najmniej gwiazdą olbrzymem o przypuszczalnej masie od 3 do 5 mas słonecznych. Trzeba tutaj jednak od razu zaznaczyć, że do chwili obecnej satelita SWIFT zdążył wskazujące na to „wahnięcie” blasku źródła zaobserwować zaledwie cztery razy, nie można więc mówić tutaj o jakiejś absolutnej pewności – nadzór trzeba będzie w dalszym ciągu kontynuować, by potwierdzić podejrzenia.
Jakby jednak nie było, wiele wskazuje na to, że wyczekiwany od lat z utęsknieniem przez wielu astronomów silny dowód obserwacyjny wskazujący na istnienie średniomasywnych czarnych dziur powoli zaczyna znajdować się w zasięgu ręki obserwatorów. Nawet jeśli w przypadku bohaterki dzisiejszego wpisu wszelkie wnioski okażą się w ostatecznym rozliczeniu błędne (co wydaje się jednak mało prawdopodobne, trzeba przyznać), to pojawiające się w ostatnim czasie coraz częściej prace w tym zakresie w końcu kiedyś zaprezentują „pewniaka”, obiekt, który bez zastrzeżeń zostanie oficjalnie mianowany przedstawicielem nowej klasy czarnych dziur.
Wszystko to – warto o tym wspomnieć na koniec – ma jednak sens przy oczywistym w tym przypadku założeniu, że czarne dziury jako takie w ogóle istnieją, co nie przez wszystkich naukowców jest w końcu akceptowane. Wspominam o tym dlatego, że dla osób zainteresowanych alternatywnymi wizjami (w tym przypadku mowa o tzw. „czarnych gwiazdach”) z przyjemnością polecić mogę lekturę najnowszego wydania „Świata Nauki”, w którym arcyciekawy artykuł na ten temat się pojawił.
Artykuł naukowców o odkryciu na ArXiv.org
Są najwytrwalsi, są. Czytają każdy wpis i wytężają resztki mat-fiz komórek, żeby nadążyć
Wychodzi czarna dziura we łbie średniej wielkości.
/ Cytuj komentarzDokładnie:) czytają, drapią się w główkę próbując zrozumieć mimo iż nie komentują momentami to jednak czytają z pasją pochłaniając literki.
/ Cytuj komentarzSą najwytrwalsi, zgłaszają się. Wpisujcie miasta:)
Autorze, Twoja skromność zupełnie nie licuje z fajnością Twojego bloga.
/ Cytuj komentarzJaka skromność moi drodzy, bardziej przekora;) Kto wie, może piszę w taki sposób, żeby połechtać swoje ego i wyczekiwać zaprzeczeń?:)) Żartuję! Miło jednak wiedzieć, że są osoby, które przez dłuższy czas potrafią tutaj gościć, bardzo miło i za to dziękuję wszystkim:))
/ Cytuj komentarzKokietujesz autorze kokietujesz;)
/ Cytuj komentarzHmm poczekamy zobaczymy;) Szczerze spodziewałem się dużo większego kandydata jako tzw. “średniaka” bo rozstrzał jest ogromny. A może to po prostu podkarmiony maluszek lub nawet nie czarna tylko załóżmy zespół podwójny neutronowych co by wyjaśniało np. masę?
/ Cytuj komentarzWyjaśnień jest kilka i może poczekajmy aż mądrzejsi po przeliczeniu szeregów cyferek potwierdzą że jest tak a nie inaczej. Bo tak właściwie jeżeli jest to układ podwójny – czarna dziura-gwiazda (co nie jest zbytnio niezwykłe) co spowodowało iż czarna jest dużo większa niż normalnie? Jak powstała?
Mnóstwo pytań, tysiące hipotez – powiedzenia w toku:)
Istotnie luki istnieją dalej, szczególnie interesujące również dla mnie jest, że mimo propozycji “średnich” dziur nie jest tak, że luka między małymi a ogromniastymi wypełniana jest całkowicie. W końcu podobno “średniomasywne” mają mieć do 10000 mas słonecznych – jednak dlaczego nie więcej, w końcu jeśli mówimy o supermasywnych, wtedy od razu o milionach mas. Czyli – nie miałoby być nic po środku? Inne szacunki wspominały o 100000 mas, ale to i tak nie rozwiązuje sprawy.
/ Cytuj komentarzTrudno mi naprawdę powiedzieć, jak “pewne” są wyniki opisane powyżej, myślę jednak, że inne alternatywy zostały przed ich opublikowaniem mimo wszystko skreślone. Trzeba jednak rzeczywiście poczekać na potwierdzenie, lub – lepiej nawet – więcej takich przypadków z różnych stron nieba.
Dodatkowo jest praktycznie 1 taka obserwacja a potrzebne jest kilka potwierdzonych empirycznie aby zaakceptować standard i istnienie. Tak się najlepiej uzbroić się w cierpliwość anioła;)
/ Cytuj komentarzistnieją tacy, istnieją:) Pozdrawiam autora!!!!!
/ Cytuj komentarzDziękuję serdecznie za pozdrowienia i rzecz jasna za wytrwałość:) Pozdrawiam!
/ Cytuj komentarzOj, jak to czarne dziury mogłyby nie istnieć? My tu na tym blogu stworzyliśmy już czarną sprężynę, jeśli dobrze pamiętam, czarne-coś-jeszcze…:)
/ Cytuj komentarzAle słyszałem plotkę, ze lada dzień zostanie uruchomiony LHC, więc jakąś małą, a nawet średnią czarną dziurkę będziemy mogli spokojnie zaobserwować!
Sprężyna sprężyną, jednak istnienie czarnych dziur jako takich nie jest wcale tak oczywiste, jak mogłoby się na pierwszy rzut oka wydawać. Wprawdzie ogólna teoria względności Einsteina zdaje się narzucać takie rozwiązanie, jednak jest to rozwiązanie bardzo niewygodne dla fizyków – z jednej strony ze względu na pojawianie się osobliwości (nieskończonych wartości temperatur, gęstości itp.), z drugiej ze względu na nieodwracalne niszczenie informacji w czarnej dziurze. Z tego względu część teoretyków nie chce zaakceptować istnienia czarnych dziur w “klasycznej” formie – proponują podobne twory, jednak na przykład takie jak wspomniane “czarne gwiazdy” – niemal nie do odróżnienia, jednak w czarnej gwieździe nie dochodzi do powstania osobliwości i zapaść grawitacyjna zostaje w sumie zatrzymana w pewnym momencie i trwa wiecznie.
/ Cytuj komentarzPlotki słyszałeś jak najbardziej poprawne, gdyż wielki dzień się zbliża, kiedy to LHC znów zacznie zagrażać światu;) Boję się tego dnia, jednak nie ze względu na czarne dziury, a kłopoty, które mogą spotkać cały projekt od strony technicznej – pamiętasz może historię z bagietką, która zmusiła LHC do “zagrzania” kilku segmentów?:)
Niech wprowadzą zakaz lotów dla wszelkiego ptactwa nad urządzeniami;), szczególnie nad urządzeniami dbającymi o równowagę termiczną. Trzymać mocno kciuki, pogonić chochlika i może pójdzie jakoś w końcu.
/ Cytuj komentarzZgłasza się kolejny “wierny” czytelnik wszystkich wpisów. Co do czarnych dziur, zgadzam się w zupełności z wnioskami wysnutymi w innych komentarzach:
, w piątek premiera) i inną osobliwość traktuję jako brak poprawnego teoretycznego wyjaśnienia obserwowanych zjawisk i ich właściwości. Historia podpowiada, że każde kolejne nieskończone znikają, cząstki bez masy ją pomalusiu zyskują, niewielką, ale zawsze. Jeśli zakładamy, że coś zapadło się grawitacyjnie, to znaczy że były to atomy czy tam inne drobniejsze cząsteczki. Skoro fizycznie istnieją, to nawet zakładając ogromne siły występujące podczas procesu zapaści, nawet zakładając że złamane zostają prawa oddziaływań silnych i cząsteczki upychają się jedna koło drugiej bez przerw pomiędzy, to i tak istnieje gdzieś granica. Wniosek – nie ma nieskończoności, tylko musimy zakapować, jak to przebiega i wszystko stanie się jasne w kwestii tej czerni 
/ Cytuj komentarz1. Czarne dziury istnieją z pewnością, ale niekoniecznie są tym, za co powszechnie (nawet wśród naukowców) się je uważa.
2. Każdego wampira, wilkołaka (na czasie
3. Co do tematu LHC, też czekam z niecierpliwością…
Dziękuję za, eeee, lojalność, że tak powiem;)
/ Cytuj komentarzCzy czarne dziury istnieją z tak całkowitą pewnością? Wiele zależy w końcu od tego, jak to słowo rozumiemy – jeśli ściśle wedle “klasycznego” rozumienia, to można dyskutować, jeśli jednak rozumiemy przez to po prostu obiekty o ogromnej masie we względnie niewielkiej przestrzeni – pewnie tak. Czym rzeczywiście są czarne dziury lub to, co sobie w ich miejscu wyobrażamy, będzie chyba naprawdę trudne do wykazania – w końcu nie można ich tak po prostu obserwować. Byłaby to przy okazji spora rewolucja w astrofizyce, gdyby okazało się, że czarne dziury tak naprawdę są czymś innym.
Wywołany zgłaszam się ;>
/ Cytuj komentarzI zauważam, iż czy przypadkiem nie te same przeszkody, w postaci nieskończonej grawitacji czy temperatury nie są problemami założeń teorii wielkiego wybuchu? Oraz, że kwestie te rozwiązuje teoria strun, łącząca ogólną teorię względności z mechaniką kwantową, za to dodając nam do inwentarza, obok czarnej materii i energii, zawinięte wielowymiarowe węże ogrodowe
Ech, w zasadzie to mój wstęp nie miał brzmieć jak wezwanie do zbiórki, ale miło mi, oczywiście;)
/ Cytuj komentarzRacja, podobnie niewygodne historie wiążą się z samym Wielkim Wybuchem – wydaje mi się, że naukowcy pomijają to po prostu milczeniem, z drugiej jednak strony unika się problemu również w ten sposób, że zakłada się następująco: znana nam fizyka i tak w momencie początku Wszechświata nie miała racji bytu, więc może nieznana nam owa fizyka radzi sobie z nieskończonościami inaczej i wcale takowe nie są konieczne? Nie wiem, czy teoria strun natomiast to dobra “zamiana” – zamiast nieskończoności otrzymujemy sporo innych “ciekawostek”;)
Dostajemy “ciekawostki” ale znikają “ciemności”, które zostały wprowadzone – szczególnie energia. Dodatkowo tak jak Tony zauważył – powstanie jest jakoś hmm bardziej przejrzyście wytłumaczone – mimo iż wchodzą brany, które nie wiemy jak powstały a może już po prostu były?
/ Cytuj komentarz