Dlaczego czarne dziury są takie masywne? Muszą coś jeść. I to dużo! Dotąd obserwowano tylko małe posiłki czarnych dziur. A teraz wreszcie astronomowie - w tym Polscy - zaobserwowali gigantyczną ucztę czarnych dziur. Te wielkie posiłki ciągną się już od ponad roku.

Polski teleskop w Chile oraz sieć obserwatoriów z całego świata zaobserwowały gwałtowne zjawisko rozbłysku na czarnej dziurze, będące sygnałem znacznego wzrostu jej masy. Rozbłysk ciągle jeszcze nie zniknął. Analizy pokazały, że ma to związek z trzecim, nieznanym dotąd sposobem wzrostu masy czarnych dziur. Badania opublikowano równocześnie w "Nature Astronomy" oraz "Astronomy and Astrophysics Letters".

Nasz Wszechświat ma ponad 13 mld lat. Dla nas to dużo, ale z punktu widzenia czarnych dziur - już nie. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że istnieją czarne dziury, które ważą miliardy razy tyle co Słońce, to możemy się zastanawiać, jak to możliwe, że obiekty te zdążyły przybrać na masie mając do dyspozycji tylko tak ograniczony czas. Musiałyby od początku istnienia Wszechświata zjadać co roku jedno Słońce! "Okazuje się jednak, że są epizody, kiedy czarna dziura zjada na raz po 100-1000 mas Słońca" - opowiada w rozmowie z PAP jeden ze współautorów badania dr hab. Łukasz Wyrzykowski z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego.

Teraz, po raz pierwszy udało się taką wielką ucztę zaobserwować. I to na przykładzie dwóch czarnych dziur.

Dotąd uważano, że czarne dziury mogą rosnąć na dwa sposoby. "Pierwsza możliwość to czarne dziury łakomczuchy, które jedzą cały czas" - porównuje Łukasz Wyrzykowski. Wyjaśnia, że wokół takiej czarnej dziury jest gaz, który one sobie powoli i systematycznie konsumują. Można w tym czasie obserwować pojaśnienie w okolicy czarnej dziury, ale nie jest ono znaczne. "A druga możliwość jest taka, że czarna dziura co jakiś czas podjada sobie jakąś gwiazdkę, która akurat zabłąkała się w jej okolicy. Taki „deserek” obserwuje się jako trwający jedynie kilka miesięcy rozbłysk. Czarna dziura robi się wtedy odrobinę masywniejsza" - tłumaczy. Dodaje, że zjawisko to nosi nazwę rozerwania pływowego.

Kiedy w styczniu 2017 r. naukowcy pracujący w ramach polskiego projektu OGLE zaobserwowali wyraźny rozbłysk wokół czarnej dziury (OGLE17aaj), myśleli, że to czarna dziura zjada taką "gwiazdkę na obiad". Rozbłysk jednak wcale nie zniknął po kilku miesiącach - jak można było przypuszczać - a trwa aż do dziś. "Czarna dziura ewidentnie konsumuje coś większego niż gwiazdę" - komentuje Łukasz Wyrzykowski. Dodaje, że to może być np. bardzo masywny obłok gazu.

Astronom wyjaśnia, że w galaktykach występują duże obłoki gazu, które mogą być wielokrotnie, nawet setki razy cięższe niż gwiazdy. Z takich obłoków właśnie powstają gwiazdy. Czasem taki obłok trafia w okolicę czarnej dziury, siedzącej w centrum galaktyki.

Po odkryciu astronomowie wykonali serię dokładnych obserwacji spektroskopowych korzystając z największych teleskopów świata, w tym z ulokowanych w Chile teleskopów VLT i NTT należących do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), oraz południowo-afrykańskiego 11-metrowego teleskopu SALT. Obiekt był też monitorowany w ultrafiolecie i falach rentgenowskich przez kosmiczny teleskop Neil Gehrels Swift Observatory.

W komunikacie z OA UW poinformowano, że OGLE17aaj świeci o 50 proc. mocniej w promieniowaniu widzialnym i ultrafioletowym, oraz kilkakrotnie mocniej w promieniowaniu rentgenowskim niż w przypadku zjawiska rozerwania pływowego. Wiadomo już więc, że jest to nieznany dotąd, trzeci sposób nabierania masy przez czarne dziury.

Naukowcy przypuszczają, że taki rozbłysk potrwa kilka lat i okolica czarnej dziury przygaśnie.

W lutym 2017 roku na niebie pojawiło się zjawisko o podobnych własnościach co OGLE17aaj. AT2017bgt - bo taką nazwę zjawisko to zyskało - zostało odkryte przez amerykański przegląd nieba All Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN), w który również zaangażowani są polscy astronomowie z UW.

Kierownik prac nad artykułem w "Astronomy and Astrophysics Letters" dr Mariusz Gromadzki komentuje: "Widma obu zjawisk zawierały dodatkowe linie związane z azotem, którego nie obserwowano do tej pory w żadnych zjawiskach tymczasowych. Dlatego szybko zorientowaliśmy się, że mamy do czynienia z czymś nowym".

Naukowcom udało się dodatkowo zidentyfikować jeszcze jedno podobne archiwalne zjawisko "wybudzenia" czarnej dziury, podobne do OGLE17aaj i AT2017bgt. Razem, te trzy zdarzenia tworzą nową, zagadkową klasę zjawisk związanych z "budzeniem się" czarnej dziury.

"Nie jesteśmy jeszcze do końca pewni co powoduje ten nagły i dramatyczny wzrost tempa akrecji przez czarną dziurę - opowiada pierwszy autor pracy w "Nature Astronomy" dr Benny Trakhtenbrot z Uniwersytetu w Tel Avivie - Mamy nadzieję, że odkryjemy więcej takich zjawisk, dzięki czemu lepiej zrozumiemy proces wzrostu czarnych dziur".

Projekt OGLE Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego to jeden z największych projektów obserwacyjnych w historii polskiej astronomii. Działa od 1992 roku. Wykorzystując teleskop o średnicy 1,3 m znajdujący się w Chile naukowcy w projekcie OGLE śledzą zmiany w jasności obiektów na niebie i raz po raz dokonują kolejnych przełomowych odkryć.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

lt/ ekr/