Czarna dziura

Czarne dziury pozornie są bardzo prostymi obiektami: masa, promień, spin i tyle. O ile oczywiście to w ogóle są czarne dziury.

Jeszcze wczoraj znajdowaliśmy się ok. 28000 lat świetlnych od supermasywnej czarnej dziury Sagittarius A*. Dzisiaj ta odległość jest o 2000 lat świetlnych mniejsza.

Wraz z opublikowaniem najnowszego katalogu zarejestrowanych na Ziemi fal grawitacyjnych liczba dotychczas odkrytych tego typu sygnałów wzrosła czterokrotnie. Astronomia fal grawitacyjnych staje się źródłem zupełnie nowej wiedzy o wszechświecie.

Kilka miesięcy temu, w maju, naukowcy poinformowali o odkryciu najbliższej jak dotąd czarnej dziury. Obiekt ten oddalony od nas o nieco ponad 1000 lat świetlnych stanowi element układu potrójnego. A przynajmniej tak się wydawało.

W pierwszym odruchu kojarzą się nam z filmami science fiction. Wszak to właśnie przez nie niczym przez tunele czasoprzestrzenne kosmiczni podróżnicy przedostają się w inne miejsca we wszechświecie. – Ich istnienie udowodniono przy pomocy długopisu, kartki i kosza na śmieci – opowiada fizyk dr Andrzej Dragan. Mało kto jednak zdaje sobie sprawę z tego, że czarne dziury są częścią naszej rzeczywistości, tak samo jak galaktyki, gwiazdy, planety czy księżyce. Co więcej, niektórzy badacze twierdzą, że są to jedne z prostszych obiektów do opisania, bowiem zasadniczo możemy poznać jedynie ich rozmiar, masę i ewentualnie tempo rotacji wokół własnej osi. I to wszystko. Co tak naprawdę znajduje się we wnętrzu czarnej dziury? Nie wiadomo. Co więcej, nigdy nie będzie wiadomo, bowiem wszystko co wpadnie do czarnej dziury, nigdy z niej się już nie wydostanie. Nawet światło, które będzie próbowało z niej uciec z prędkością światła.

Królewska Szwedzka Akademia Nauk poinformowała właśnie, że w tym roku Nagrodę Nobla z fizyki otrzyma trójka naukowców zajmujących się czarnymi dziurami. Roger Penrose został uhonorowany za matematyczne potwierdzenie istnienia czarnych dziur, których istnienie wynika z Ogólnej Teorii Względności. Reinhard Genzel oraz Andrea Ghez natomiast zostali wyróżnieni za odkrycie supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej.

Supermasywna czarna dziura otoczona krążącymi wokół niej sześcioma galaktykami, a to wszystko niecały miliard lat po Wielkim Wybuchu – taki właśnie obraz astronomowie z Bolonii dostrzegli w zwierciadle jednego z największych teleskopów na świecie. To pierwszy przypadek odkrycia tak masywnego układu w tak wczesnym wszechświecie.

Problem z czarnymi dziurami jest taki, że są… cóż, czarne. Możemy je odkrywać analizując ich oddziaływanie grawitacyjne na materię znajdującą się w ich otoczeniu. Z ciemną materią problem jest mniej więcej taki sam – nie da się jej zobaczyć, nie udaje się jej zarejestrować, ale widzimy jej wpływ grawitacyjny na otoczenie. Naukowcy ponownie zaczynają się zastanawiać czy to przypadkiem nie to samo.

Teleskop Horyzontu Zdarzeń (EHT) ponownie dostarcza. Instrument, który jakiś czas temu pozwolił naukowcom stworzyć pierwszy obraz przedstawiający otoczenie supermasywnej czarnej dziury M87*, trzymał w zanadrzu dodatkowe informacje, które naukowcy wykorzystali dopiero teraz.

Zespół europejskich astrofizyków podejrzewa, że we wszechświecie może istnieć całe mnóstwo gwiazd bozonowych - teoretycznych, przezroczystych obiektów zbudowanych z samych bozonów.

Astronomowie najprawdopodobniej odkryli najmasywniejsze zderzenie dwóch czarnych dziur spośród dotychczas zarejestrowanych. Do chaotycznego połączenia się obu obiektów doszło około 7 mld lat temu, a właśnie teraz dotarł do nas wyemitowany wtedy sygnał.

Od kilku lat astronomowie podejrzewają, że w Układzie Słonecznym jest jeszcze jeden  masywny obiekt, którego dotąd nikt nie zauważył. Teraz jednak mają plan na to, jak sprawdzić czy za orbitą Neptuna znajduje się jeszcze jedna planeta o masie 5-10 mas Ziemi, czy też niewielka… czarna dziura.

Wiemy już, jaką masę posiada najszybciej rosnąca czarna dziura we wszechświecie. Dzięki badaniom prowadzonym przez zespół astronomów z Australian National University wiemy także, w jakim tempie pożera ona otaczającą ją materię.

Dobre 7,5 mld lat świetlnych od Ziemi doszło do zderzenia dwóch czarnych dziur, które tuż przed kolizją wirowały wokół wspólnego środka masy w tempie kilku obrotów na sekundę, emitując coraz silniejsze fale grawitacyjne. Tym razem jednak oprócz nich naukowcy dostrzegli rozbłysk.

Kończąc swoje życie najmasywniejsze gwiazdy zapadają się pod wpływem własnej grawitacji, pozostawiając po sobie czarne dziury. Jeżeli są nieco mniej masywne eksplodują jako supernowe i pozostawiają po sobie niezwykle gęste gwiazdy neutronowe.

3,5 mln lat temu z centrum Drogi Mlecznej wystrzeliły dwa przeciwnie skierowane strumienie energii. Przez kolejny milion lat przodkowie ludzi na Ziemi widzieli je jako mglistą poświatę na niebie.

Naukowcy z Centrum Astrofizyki na Harvardzie oraz Black Hole Initiative (BHI) rzucają nowe  światło na to, jak czarne dziury rosną na przestrzeni czasu. Aby tego dokonać badacze stworzyli nowy model, który pozwala sprawdzić czy procesem dominującym jest wzrost przez akrecję materii, czy też przez łączenie z innymi czarnymi dziurami. 

Za pomocą najsilniejszych teleskopów na Ziemi, astronomowie dostrzegli regularne błyski radiowe pochodzące z bezpośredniego otoczenia supermasywnej czarnej dziury Sagittarius A* w centrum Drogi Mlecznej.

A gdyby tak w kierunku zewnętrznych rejonów Układu Słonecznego wysłać całą eskadrę niewielkich sond kosmicznych? Czy wtedy udałoby się potwierdzić istnienie pierwotnej czarnej dziury, która odpowiada za osobliwe orbity niektórych obiektów Pasa Kuipera? Autorzy dwóch niezależnych artykułów naukowych sądzą, że tak.

Od momentu zarejestrowania fal grawitacyjnych w 2015 r. naukowcy mieli już okazję obserwować procesy łączenia masywnych obiektów, takich jak czarne dziury czy gwiazdy neutronowe. Niemniej jednak badacze z Heidelbergu uważają, że takie same zdarzenia, ale zachodzące w centrach gęstych gromad gwiazd wyglądają inaczej.