Masívna čierna diera prináša svoje tajomstvá astronómom

Umelec

Táto umelcova koncepcia Cygnus X-1 ukazuje materiál na kreslenie čiernej diery zo sprievodnej hviezdy (vpravo) na horúci, vírivý kotúč. (Obrazový kredit: röntgenové observatórium Chandra, NASA)



Aby sa astronómovia snažili o čo najúplnejšie pochopenie čiernej diery, obrátili svoje teleskopy na dvojhviezdny systém Cygnus X-1, ktorý sa môže pochváliť prvou z týchto objavených zvláštností.



Tento krok sa vyplatil a poskytol podrobné informácie o hmote čiernej diery, rotácii a jej vzdialenosti od Slnka.

Tieto znalosti by mohli vedcom pomôcť zhromaždiť informácie o dnešnom stave čiernej diery a tiež odhaliť stopy o jeho ranej histórii.



Desaťročia v tme

Na štúdium predmetov vo vesmíre sa astronómovia spoliehajú na informácie emitované vo forme elektromagnetického žiarenia - svetlo. Gravitácia čiernych dier je však taká silná, že neunikajú žiadne emisie, a preto je výzvou ich štúdium. Jediná informácia, ktorú odhaľujú, je ich hmotnosť, rotácia a elektrický náboj.

Cygnus X-1, ktorý obsahuje hviezdu a čiernu dieru s hmotnosťou hviezd, je zasunutý do súhvezdia labute Cygnus vo vnútri Mliečnej dráhy. Jeho objav v roku 1972 podnietil rozsiahlu diskusiu vrátane priateľskej stávky Stephena Hawkinga, či má alebo nemá čiernu dieru. (Hawking prehral.) [ Video: Konečný klinec pri stávke Cygnus X-1 od Stephena Hawkinga? ]



V troch prácach publikovaných v decembrovom čísle Astrophysical Journal Mark Reid a Lijun Gou z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics v Cambridge, Massachusetts, a Jerry Orosz zo Štátnej univerzity v San Diegu uvádzajú najpodrobnejší pohľad na čiernu dieru, aký kedy bol. keď skúmali Cygnus X-1.

Stupnica vzdialenosti

Predtým, ako astronómovia mohli začať s meraním, potrebovali zistiť, ako ďaleko je systém Cygnus X-1.



Tím najskôr pomocou systému Very Large Baseline Array, systému rádioteleskopu siahajúceho od Havaja po Panenské ostrovy, vypočítal doposiaľ najpresnejšiu vzdialenosť k Cygnusu X-1. Objekt našli 6 070 svetelných rokov od slnka.

Pole Very Large Baseline Array tiež odhalilo, že sa predmet pohyboval Mliečnou cestou veľmi pomaly - iba asi 9 míľ za sekundu (15 kilometrov za sekundu).

Vedci potom prehľadali údaje za dve desaťročia z röntgenového observatória Chandra, prieskumníka časovania röntgenového žiarenia Rossi, pokročilého satelitu pre kozmológiu a astrofyziku a meraní viditeľného svetla.

Kombinácia týchto údajov im umožnila vypočítať, že čierna diera v Cygnuse X-1 je takmer 15-krát hmotnejšia ako slnko, čo z nej robí jednu z najhmotnejších hviezdnych čiernych dier v Mliečnej ceste.

Hviezdne čierne diery sú menšie a bežnejšie ako ich supermasívne sesternice. Zatiaľ čo väčšie čierne diery sa zvyčajne nachádzajú v centrách galaxií, čierne diery s hviezdnou hmotou sú posiate všetkými. V súčasnej dobe bolo len v rámci Mliečnej dráhy študovaných asi 20 hviezdnych čiernych dier, aj keď teoretické argumenty naznačujú, že naša galaxia sa môže pochváliť niekoľkými stovkami miliónov.

Odtiaľ astronómovia vypočítali, že čierna diera sa točí viac ako 800 -krát za sekundu - takmer polovicu rýchlosti svetla.

Žiadny z týchto krokov nebolo možné vykonať, kým sa nezískalo presné meranie vzdialenosti k Cygnusu X-1. Predchádzajúce odhady predpokladali, že sa bude nachádzať medzi 5800 a 7800 svetelnými rokmi.

'Ak je vzdialenosť taká hrubá, nameraná rýchlosť odstreďovania môže byť kdekoľvek,' povedal Gou pre demokratija.eu.

Rýchle otáčky

Táto rýchla rotácia by mohla pomôcť astronómom pri analýze ďalších temných obrov.

'Vedieť, že čierna diera bola vytvorená so zdanlivo veľkým roztočom, pomáha obmedziť podrobné modely supernovy a/alebo hviezdneho kolapsu,' povedal Orosz pre demokratija.eu v e -maile.

Jeho rýchle otáčanie v kombinácii s pomalým postupom galaxiou naznačuje, ako vznikla čierna diera.

Vysoká rýchlosť otáčania bola pravdepodobne výsledkom jeho zrodu. Súčasne, ak by čierna diera bola vytvorená hviezdnym výbuchom nazývaným supernova, sila výbuchu by poskytla „kop“, ktorý by spôsobil, že Cygnus X-1 bude cestovať rýchlejšie Mliečnou dráhou.

Nezávislý výskum, publikovaný takmer pred desaťročím, naznačuje, že čiernu dieru vytvorila hviezdna implózia bez výbuchu, keď sa po supernove na seba zrútila hmotná hviezda.

Zdá sa však, že čierna diera v Cygnuse X-1 sa zrodila z relatívne miernej hviezdnej smrti.

'V tomto prípade neexistuje žiadny jadrový odraz, ktorý generuje masívnu šokovú vlnu, ktorá vytvára supernovu,' povedal Orosz. 'Priamy kolaps by teda mohol byť relatívne miernou udalosťou, pozorovanou z veľkých diaľok.'

Takáto transformácia by umožnila Cygnusu X-1 udržať si hmotnosť a energiu, ktorú väčšina hviezdnych čiernych dier stratí počas ich násilnej smrti.

Sledujte demokratija.eu a získajte najnovšie správy o vesmírnej vede a prieskume na Twitteri @Spacedotcom a ďalej Facebook .