Jak małe czarne dziury mogą pomóc w uchwyceniu dużych
Astronomowie zaproponowali nową metodę wykrywania par największych czarnych dziur znajdujących się w centrach galaktyk poprzez analizę fal grawitacyjnych generowanych przez pobliskie małe czarne dziury, znajdujące się w układach podwójnych.
W poszukiwaniu supermasywnych czarnych dziur
.Pochodzenie supermasywnych czarnych dziur znajdujących się w centrach galaktyk jest wciąż jedną z największych zagadek w astronomii. Jak tłumaczą badacze być może zawsze były one masywne i powstały, gdy Wszechświat był jeszcze bardzo młody. Lub też mogły one rosnąć w czasie, poprzez akrecję materii i „pochłanianie” innych podobnych do nich obiektów. Gdy supermasywna czarna dziura ma zamiar „pożreć” inną, emituje fale grawitacyjne, które są bruzdami w czasoprzestrzeni rozchodzącymi się po kosmosie.
Fale grawitacyjne zostały niedawno wykryte, ale, jak podkreślają naukowcy tylko z małych czarnych dziur, które są pozostałościami gwiazd. Wykrycie sygnałów pojedynczych dużych tego typu obiektów jest nadal niemożliwe, ponieważ obecne detektory nie są wrażliwe na bardzo niskie częstotliwości fal grawitacyjnych, które te emitują. Planowane przyszłe urządzenia, takie jak kosmiczna misja LISA planowana przez ESA, częściowo temu zaradzą, ale wykrycie pojedynczych, najbardziej masywnych z nich wciąż będzie niemożliwe
Jak małe czarne dziury mogą pomóc wykryć większe?
.Astrofizycy z University of Zurich, zaproponowali nową metodę wykrywania największych par czarnych dziur znajdujących się w centrach galaktyk poprzez analizę fal grawitacyjnych generowanych przez znajdujące się blisko nich małe czarne dziury w układach podwójnych, które są pozostałościami po zapadniętych gwiazdach. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy.
Zdaniem badaczy, takie podejście, które będzie wymagało detektora fal grawitacyjnych o częstotliwości decy-Hz (decyherc), pozwoliłoby na odkrycie największych supermasywnych czarnych dziur w układach podwójnych, które do tej pory pozostawały ukryte.
„Nasz pomysł działa w zasadzie jak słuchanie kanału radiowego. Proponujemy wykorzystanie sygnału z par małych czarnych dziur, podobnie jak fale radiowe przenoszą sygnał. Supermasywne czarne dziury są muzyką zakodowaną w modulacji częstotliwości (FM) wykrytego sygnału. Nowatorskim aspektem tego pomysłu jest wykorzystanie wysokich częstotliwości, które są łatwe do wykrycia, do badania niższych częstotliwości, na które nie jesteśmy jeszcze wrażliwi” – mówi Jakob Stegmann z University of Zurich.
Niedawne wyniki badań pulsarów już teraz potwierdzają istnienie łączących się układów podwójnych supermasywnych czarnych dziur. Dowody te są jednak pośrednie i pochodzą ze zbiorowego sygnału wielu odległych układów podwójnych, które tworzą kosmiczne promieniowanie tła (promieniowanie elektromagnetyczne w kosmosie bez dostrzegalnego źródła).
Proponowana metoda wykrywania supermasywnych układów podwójnych czarnych dziur wykorzystuje subtelne zmiany, jakie wywołują one w falach grawitacyjnych emitowanych przez znajdujące się blisko małe czarne dziury o małej masie gwiazdowej, w układach podwójnych. Jak wskazują naukowcy obiekty te działają jak sygnał nawigacyjny ujawniający istnienie większych czarnych dziur.
Wykrywając drobne modulacje w sygnałach z mniejszych par, naukowcy mogliby w ten sposób zidentyfikować wcześniej ukryte supermasywne układy podwójne czarnych dziur o masie od 10 milionów do 100 milionów razy większej niż masa Słońca, nawet na dużych odległościach.
Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy
.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.
„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.
„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.
„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.
„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy„.
Oprac. EG
