Gigantyczna czarna dziura nagle „przygasła” i nikt nie wie, dlaczego

Czarne dziury nie bez powodu nazywa się czarnymi. Określa się je w ten sposób, ponieważ te pochłaniają całkowicie światło trafiające w ich horyzont zdarzeń. Niemniej, czarne dziury jesteśmy w stanie wykryć za sprawą promieniowania, najczęściej rentgenowskiego, emitowanego przez rozgrzaną do czerwoności materię rozrywanych przez nie gwiazd, tworzącą dyski akrecyjne. W 2018 roku czarna dziura będąca jednym z najjaśniejszych źródeł promieniowania rentgenowskiego na niebie niespodziewanie „przygasła” i badacze do dziś nie mają pewności, dlaczego tak się stało.

Olbrzym z Drogi Mlecznej

Czarna dziura będąca przedmiotem tajemnicy stanowi część GRS 1915+105, układu podwójnego zawierającego także gwiazdę ciągu głównego, zlokalizowanego 36 tysięcy lat świetlnych z dala od Ziemi. Ta sama czarna dziura jest drugą największą i najmasywniejszą czarną dziurą w Drodze Mlecznej, spośród wszystkich, które dotąd poznano. Nie dorównuje ona jedynie Sagittarius A*, supermasywnej czarnej dziurze zlokalizowanej w samym centrum naszej galaktyki.

Zdjęcie rentgenowskie układu GRS 1915+105 wykonane w 2001 roku. | Źródło: NASA

Region otaczający czarną dziurę układu GRS 1915+105 z reguły bardzo jasno świeci w zakresie promieniowania rentgenowskiego. To dlatego, że ta nieustannie pożera materię towarzyszącej jej gwiazdy. Zanim ta materia trafia w bezdenną otchłań, staje się częścią dysku akrecyjnego, którego cząsteczki ciągle ocierają się od siebie, generując energię i wspomniane promieniowanie rentgenowskie.

Niespotykane zjawisko

Czarna dziura wchodząca w skład GRS 1915+105 w lipcu 2018 roku zaskoczyła naukowców. Wówczas jej rentgenowski blask nagle zaczął blaknąć. Na początku 2019 roku ten zblakł jeszcze bardziej. Astronomowie nigdy wcześniej nie byli świadkiem czegoś takiego.

Co może odpowiadać za tajemniczy spadek jasności czarnej dziury w zakresie promieniowania X? Zdaniem badaczy najprawdopodobniej coś pojawiło się między źródłem promieniowania a satelitą Swift, który monitoruje obiekt, zasłaniając go.

Opublikowane w 2009 roku zdjęcie obszaru nieba, w którym GRS 1915+105 się znajduje (wykonane w zakresie światła widzialnego i podczerwonego) oraz zbliżenie na układ (zdjęcie wykonane w zakresie promieniowania rentgenowskiego). | Źródło: NASA/CXC/Harvard/J. Neilsen et al./Palomar DSS2

„Sugerujemy, że ten stan powinien być identyfikowany jako ‘stan zasłonięcia’.”,napisali badacze w pracy poświęconej zjawisku, która trafiła do bazy arXiv, czekając na recenzję naukową.

Do Ziemi wciąż dociera część światła pochodząca z jasnego regionu zlokalizowanego w pobliżu horyzontu zdarzeń czarnej dziury oraz samego dysku akrecyjnego. Niemniej, jest to stosunkowo mała ilość światła.

Póki co badaczom nie udało się poznać dokładnej natury struktury, która przysłania czarną dziurę. Tę po prostu trudno dostrzec. Czarne dziury czasem są przysłaniane przez wiatry słoneczne pochodzące z towarzyszących im gwiazd, które przepychają przed nie chmury gazu. Niemniej, wykazano, że gwiazda układu GRS 1915+105 posiada niską masę i nie generuje wiatrów na tyle silnych, by mogły odpowiadać za przysłonięcie czarnej dziury.

Dotychczas astronomom udało się ustalić jedynie to, że promieniowanie generowane przez czarną dziurę blokowane jest przez strukturę zawierającą duże ilości gazu. Źródłem tego gazu być może jest sam dysk akrecyjny czarnej dziury.

Kto wie, być może tajemnicę GRS 1915+105 kiedyś uda się rozwiązać. Ciekawe, kiedy tajemnicza struktura blokująca promieniowanie pochodzące z czarnej dziury przestanie to robić.

Źródło: arXiv, fot. tyt. NASA