Dowód na powszechność „pożeraczy materii”

Dowód na powszechność „pożeraczy materii”

wiadomosci.onet.pl/cnn/dowod-na-powszechnosc-pozeraczy-materii,1,4423383,wiadomosc.html

Czarne dziury mogły pojawiać się w filmach takich, jak „Star Trek”, ale nie są

tylko wytworem wyobraźni i dziełem filmów science-fiction. Teraz pojawił się

nowy dowód na to, że czarne dziury, czyli pożeracze materii, były zjawiskiem

powszechnym od samych początków wszechświata i to właśnie one mogą odpowiadać

za to, jak kosmos wygląda obecnie.

Naukowcy mówią, że co najmniej 30 milionów czarnych dziur uformowało się zanim

wszechświat miał milion lat, czyli dość wcześnie, biorąc pod uwagę fakt, że

liczy on 13,7 miliardów lat.

Nowe badanie opublikowane w magazynie „Nature” wyjaśnia to odkrycie, którego

dokonano z pomocą teleskopu kosmicznego Chandra, znanego jako CXO od

angielskiej nazwy Chandra X-Ray Observatory, który należy do NASA.

Czym jest czarna dziura?

Czarna dziura to skupiony region kosmosu, który tak silnie oddziałuje

grawitacyjnie na swoje otoczenie, że nic nie może z niego uciec, nawet światło.

Jednocześnie niektóre z najjaśniejszych obiektów we wszechświecie to właśnie

czarne dziury, które pożerają materię wokół siebie, uwalniając w tym procesie

mnóstwo energii – mówi Kevin Schawinski, astronom z Uniwersytetu Yale oraz

współautor badania.

Materia w pobliżu jest wciągana tworząc tak zwany dysk akrecyjny, który ciągle

zbliża się w kierunku czarnej dziury. W tym procesie generowane są ogromne

ilości promieniowania na skutek tarcia, jonizacji i silnego przyspieszenia

oraz emitowane jest promieniowanie rentgenowskie.

Nikt nie wie, jak uformowały się pierwsze czarne dziury po eksplozji, która

stworzyła nasz wszechświat. Istnieje wiele teorii. Jak mówi Fulvio Melia,

profesor fizyki z Uniwersytetu w Arizonie, który nie brał udziału w

opublikowanych właśnie badaniach, jedna z teorii zakłada, że pierwsze gwiazdy

były bardzo duże i to one eksplodowały tworząc czarne dziury. Ale jak twierdzi

Melia, żadna ze znanych teorii do końca nie pasuje.

Jakie są nowe wnioski?

Wczesne czarne dziury, jakie opisano w badaniu w „Nature”, zlokalizowane były

w centralnych miejscach niektórych z najwcześniej znanych galaktyk, ale jak

mówi Schawinski, w przeszłości trudno było je wskazać, ponieważ były jakby

zakopane w gazach i pyle.

– Rozwiązaliśmy tajemnicę tego, gdzie ukrywały się czarne dziury – stwierdził

naukowiec.

Wykorzystując teleskop kosmiczny Chandra, astronomowie przeszukali ponad 250

odległych galaktyk, które zidentyfikowano z pomocą teleskopu kosmicznego Hubble’a.

Okazuje się, że od 30 procent do 100 procent tych odległych galaktyk ma

rosnące potężne czarne dziury, co daje około 10 tysięcy razy więcej czarnych

dziur, niż wcześniej zakładano. Następnie obliczono, że w miliardowe urodziny

wszechświata musiało istnieć co najmniej 30 milionów czarnych dziur.

Te czarne dziury rosną bardziej agresywnie, niż wcześniej przypuszczali

astrofizycy. Ale znajdują się one tak daleko od nas, że promieniowanie jakie

emitują jest dość blade. Naukowcy zrobili więc 200 zdjęć każdej części nieba w

jednej z takich wczesnych galaktyk i nałożyli zdjęcia na siebie. Dopiero w

takim „nałożonym” zdjęciu czarne dziury można było wykryć.

Dlaczego ma to znaczenie?

Jak mówi Schawinski, nie wiadomo co było pierwsze: galaktyka, czy czarna

dziura. Teleskop Chandra wskazuje, że już proto-galaktyki miały centralne

czarne dziury, ale wydaje się, że czarne dziury i ich galaktyki rosną

jednocześnie.

Widzimy ten wzorzec w bardziej współczesnych układach gwiezdnych: im większa

jest czarna dziura, tym większa jest galaktyka, jaka ją otacza. Mleczna Droga

także ma czarną dziurę w swoim centrum i jest ona około 4 miliony większa od

masy słońca.

– Wszystkie czarne dziury, jakie widzimy w dzisiejszych galaktykach w pewnym

sensie pochodzą od tych małych czarnych dziur, które istniały na początku

wszechświata – mówi Schawinski.

Jak to wszystko się dzieje, wciąż jest wielką tajemnicą, ale to odkrycie

pokazuje, że ta symbiotyczna relacja pochodzi już z początków wszechświata –

dodaje naukowiec.

Jak twierdzi Melia, może to także zmienić sposób, w jaki patrzymy na historię

naszego wszechświata.

Jeśli to czarne dziury były najpierw, odegrałyby ogromną rolę w tworzeniu

całej struktury wszechświata – stwierdził Melia.

– W pewien dziwny, pośredni sposób możemy zawdzięczać nasze istnienie tym

czarnym dziurom, ponieważ wiele z galaktyk mogłoby się wcale nie uformować,

gdyby czarne dziury nie pojawiły się najpierw – ocenia Melia, który nie brał

udziału w badaniach.

Te obserwacje wczesnych czarnych dziur pomogły też rzucić nieco światła na to,

jak wszechświat stał się w pewnym sensie jasny.

Schawinski mówi, że młody wszechświat był pełen wodoru atomowego, a okres ten

zwany był „Ciemnymi Wiekami” (z ang. Dark Ages), ponieważ było całkowicie

ciemno. Jakieś tajemnicze wydarzenie zamieniło wodór w jony, dzięki czemu

światło mogło swobodnie się przemieszczać.

Ostatnie badanie sugeruje, że typowa czarna dziura nie mogła „rozświetlić”

wszechświata w taki właśnie sposób, ponieważ światło ultrafioletowe byłoby

uwięzione za gazem i pyłem, a uciec mogło tylko promieniowanie rentgenowskie,

które nie ma właściwości jonizacyjnych.

Do dalej?

Grupa Schawinskiego planuje jeszcze lepiej zbadać wczesny etap rozwoju

wszechświata, aby uzyskać jeszcze więcej informacji na temat czarnych dziur.

Ale pewne ważne informacje mogą też płynąć z ziemi, a dokładniej z Wielkiego

Zderzacza Hadronów (Large Hadron Collider). Jak mówi Melia, prowadzone

eksperymenty mogą pokazać nowe właściwości fizyczne, które mogą pomóc w

wyjaśnieniu tajemniczego stworzenia pierwszych czarnych dziur we wszechświecie.