RMF 24: Jak blisko można igrać z czarną dziurą?
Wiemy, że czarne dziury to obiekty o tak silnej grawitacji, że nic, nawet światło, nie jest w stanie z nich uciec. Międzynarodowy zespół astronomów pokazał, jak bardzo można zbliżyć się do czarnej dziury i... przetrwać. Na łamach czasopisma "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" opisują układ podwójny, w którym biały karzeł okrąża czarną dziurę w odległości zaledwie 2,5 raza większej niż odległość Księżyca od Ziemi. Jeden obieg zajmuje mu... niespełna pół godziny.
Z pomocą teleskopów kosmicznych Chandra X-ray Observatory i NuSTA oraz Australia Telescope Compact Array w Nowej Południowej Walii zaobserwowano prawdopodobnie najciaśniejszy z układów podwójnych z czarną dziurą w naszej Drodze Mlecznej. Para widoczna jest w gromadzie kulistej 47 Tuc w gwiazdozbiorze Tukana około 14800 lat świetlnych od nas.
Sama gwiazda podwójna była znana od dawna, dopiero jednak w 2015 roku badacze z Curtin University i International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) zorientowali się, że to czarna gwiazda, ściągająca materię z krążącej wokół niej gwiazdy. Obserwacje z pomocą teleskopu promieniowania X Chandra pokazały, że natężenie promieniowania zmienia się z okresem 28 minut, co sugeruje, że w układzie X9 gwiazda obiega czarną dziurę właśnie w takim czasie. Obserwowane w tym układzie znaczne ilości tlenu wskazują, że czarną dziurę obiega biały karzeł, a jego odległość jest zaledwie 2,5 razy większa niż odległość Ziemia-Księżyc.
"Biały karzeł jest tak blisko, że jego materia nieustannie ściągana jest do dysku okrążającego czarną dziurę" - mówi pierwszy autor pracy, dr Arash Bahramian z University of Alberta w Kanadzie i Michigan State University w USA. "Na szczęście dla gwiazdy, nie wygląda na to, by miała cała zapaść się w czarną dziurę, raczej pozostanie na orbicie" - dodaje.
Mimo to astronomowie nie są pewni, co do losów białego karła. "Wydaje nam się, że gwiazda traci materię już przez dziesiątki milionów lat" - mówi prof. James Miller-Jones z Curtin University i ICRAR. "Prawdopodobnie pozbyła się już większości z niej. Z czasem jej orbita może się poszerzać, a w miarę dalszej utraty masy gwiazda może zmienić się w egzotyczny obiekt typu głośnej diamentowej planety, którą odkryto kilka lat temu" - dodaje.
Jak taki układ mógł powstać? Najbardziej prawdopodobna teoria przewiduje, że czarna dziura mogła się zderzyć z czerwonym olbrzymem i ogołocić go z większości materii, aż został z niego... biały karzeł. Orbita wirowania mogła się przy tym stopniowo zmniejszać w miarę emisji fal grawitacyjnych. Badacze podkreślają przy tym, że fale te miały zbyt małą częstotliwość, by mogły je wykryć dostępne w tej chwili naziemne obserwatoria LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory). Być może przyszłe kosmiczne obserwatoria osiągną odpowiednio dużą czułość.
