Sonda Swift odkryła nową czarną dziurę w naszej galaktyce

Nowe to gwiazdy wybuchowe, będące w rzeczywistości układem podwójnym, gdzie następuje proces ściągania materiału (przede wszystkim wodoru i helu) z jednego składnika na drugi - najczęściej białego karła. Na skutek nagromadzenia materiału i spełnienia określonych warunków dochodzi do inicjacji eksplozji termojądrowej.

Rzadkim rodzajem nowej jest układ emitujący przez krótki czas wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie, które w ciągu kilku dni od pojawienia się osiąga maksimum emisji, a następnie przez kilka miesięcy słabnie. Do rozbłysku promieniowania X dochodzi w momencie przepływu dużej ilości gazów na najgęstsze znane nam obiekty - gwiazdy neutronowe lub czarne dziury.

To właśnie taki rozbłysk dwukrotnie skupił uwagę instrumentu Burst Alert Telescope na sondzie Swift. Do rejestracji doszło 16 i 17 września ubiegłego roku. Nowa, nazwana od położenia na niebie Swift J1745-26, znajduje się kilka stopni od centrum Drogi Mlecznej w konstelacji Strzelca. Prawdopodobny dystans od Ziemi do tego obiektu wynosi około 20-30 tysięcy lat świetlnych.

Dzięki podniesionemu alarmowi na obiekt skierowane zostały także obserwatoria pracujące w podczerwieni oraz radioteleskopy. Niestety w zakresie widzialnym obserwacje ze względu na skrywający widok pył były niemożliwe do przeprowadzenia. 18 września nowa zaczęła emitować rozbłysk w wysokim zakresie promieniowania rentgenowskiego (około 10 tys. eV), osiągając poziom równoważny pozostałościom supernowej w Mgławicy Kraba - znanemu celowi kalibracyjnemu dla obserwacji w tym przedziale energetycznym.

W niskim zakresie promieniowania X, obserwowanym przez sondę Swift, nowa w przeciągu paru dni od wykrycia rozbłysku pojaśniała co najmniej 30-krotnie. W przypadku nowej Swift J1745-26 astronomowie podejrzewają, iż jednym ze składników jest czarna dziura, której parametry będą mogły być pomierzone w momencie zaniku promieniowania X. Prócz czarnej dziury, ten rentgenowski układ podwójny o niskiej masie (LMXB - Low Mass X-ray Binary), zawiera także gwiazdę ciągu głównego podobną do naszego Słońca. W układach LMXB pomiędzy dwoma składnikami następuje przepływ gazu (dawcą jest zwykła gwiazda), który w miarę zbliżania do czarnej dziury ulega podgrzaniu, w wyniku czego następuje stabilna emisja promieniowania rentgenowskiego.

Jednak w wyjątkowych przypadkach następuje zaburzenie dostaw gazu z gwiazdy do dysku wokół czarnej dziury, co powoduje przeskakiwanie układu pomiędzy dwoma dramatycznie różnymi stanami. W chłodniejszym stanie (mniej zjonizowanym) gaz zbiera się w zewnętrznej części dysku niczym woda w zalewie. Z kolei w gorętszym okresie (bardziej zjonizowanym) następuje przepływ gazu do centrum dysku.

Na skutek zajścia rozbłysku dochodzi do "wyczyszczenia" wewnętrznych rejonów wokół czarnej dziury, w związku z czym po pewnym czasie zaczyna brakować paliwa do podtrzymania emisji promieniowania X. Po upływie dekad i skumulowaniu odpowiednich zapasów gazu w zewnętrznych rejonach dysku dochodzi do ponownego przeskoczenia w "gorętszy stan", rozpoczęcia przepływu gazu do centrum i w efekcie emisji promieniowania X. Zjawisko to, znane jako limit cyklu termiczno-lepkiego, pozwala astronomom rozróżnić krótkotrwałe rozbłyski pochodzące z różnych systemów, od protoplanetarnych dysków krążących wokół młodych gwiazd, przez nowe z białymi karłami w centrum, a kończąc na supermasywnych czarnych dziurach w centrach galaktyk.

Źródło informacji (NASA)

Maciej Mickiewicz