Pierwsza swobodna czarna dziura? – naukowe newsy

Czas czytania w minutach: 3

Mikrosoczewkowanie grawitacyjne. Proszę nie regulować odbiorników. Te dwa słowa brzmią skomplikowanie, ale w rzeczywistości opisują dość łatwe do wyjaśnienia zjawisko, które przyczyniło się do ostatniego głośnego odkrycia pierwszej swobodnej czarnej dziury w naszej galaktyce. Co ma do rzeczy całe to mikrosoczewkowanie? Pozwól, że wyjaśnię!

Jak znaleźć czarną dziurę?

O Einsteinie słyszał chyba każdy. Jego przełomowe teorie przysłużyły się wielu wynalazkom, od fotokomórek po system GPS. Na pewno kiedyś napiszę o nich szerzej. Na razie wystarczy wiedzieć, że konsekwencją ogólnej teorii względności jest to, że źródło grawitacji zakrzywia promień światła. Innymi słowy: światło, które minie jakąś planetę – na przykład Ziemię – nie będzie dalej leciał prosto, tylko nieco zakręci właśnie w kierunku tej planety. Wydaje się to absurdalne? Może. Ale to właśnie obserwując to zjawisko eksperymentalnie potwierdzono teorię Einsteina.

^{Odległa galaktyka zniekształcona przez soczewkowanie grawitacyjne.}

Właśnie to zjawisko, czyli soczewkowanie wykorzystano do wykrycia obiektu, który może być swobodną… czarną dziurą. Przede wszystkim, dlaczego “swobodną”? Bo nie krąży wokół żadnej gwiazdy¹, tylko samotnie podróżuje przez przestrzeń. Jak dotąd niemal wszystkie wykrywane przez nas czarne dziury poruszały się w bardzo małej odległości od innej gwiazdy i powoli wysysały z niej materię. Ta materia, zbliżając się do czarnej dziury, była jonizowana i gwałtownie przyspieszała, a co za tym idzie, emitowała promienie X. Dlaczego to jest takie istotne? Ponieważ czarnej dziury z definicji nie widać. Więc jedynym dowodem na jej obecność w danym miejscu była kombinacja dwóch czynników: ruch widocznej gwiazdy wskazywał na to, że ma ona niewidocznego partnera o określonej masie, a w miejscu, w którym spodziewaliśmy się tego partnera, nie było widać nic – jednak to “nic” emitowało promienie X.

Zakrzywione światło

I tu wchodzi alternatywa, pozwalająca znaleźć niewidoczne, ale obdarzone masą obiekty: mikrosoczewkowanie grawitacyjne. Skoro światło lekko zakręca spotykając się z polem grawitacyjnym, to przy korzystnym ustawieniu niewielki obiekt² może zadziałać jak szkło powiększające. I tak też było tym razem. Już w 2011 astronomowie wykorzystujący teleskopy położone w Chile oraz w Nowej Zelandii odkryli gwałtowny wzrost jasności pewnej odległej gwiazdy. Późniejsza analiza obrazów z teleskopu Hubble’a pozwoliła stwierdzić, że na przestrzeni lat położenie tej gwiazdy zmieniło się bardziej niż “powinno”. Każdy, kto miał kiedyś w ręku lupę, wie chyba, jak to wygląda, gdy zaczyna się ją z boku przesuwać pomiędzy okiem a obserwowanym obiektem, prawda?

Po przeliczeniu parametrów, jakie musiałaby mieć nasza soczewka, żeby wywołać takie efekty, dwa zespoły uzyskały wartości pomiędzy 1.8 a 7 mas naszego Słońca. Gwiazda o takiej masie byłaby świetnie widoczna przez teleskopy. A skoro we właściwym miejscu nie było nic widać… To nie musi koniecznie być czarna dziura. Według naszych aktualnych teorii minimalna masa czarnej dziury to ok. 2.2 masy Słońca. Jeśli więc obiekt jest lżejszy, to prawdopodobnie nie mamy do czynienia z pierwszą swobodną czarną dziurą, tylko z jedną z najcięższych gwiazd neutronowych – te również nie są znane z emitowania dużej ilości światła³. Sytuacja wymaga więc dalszych badań. Jednak już teraz można powiedzieć, że odkrycie jest bardzo interesujące. Natomiast jeśli hipoteza o czarnej dziurze się potwierdzi, będzie wręcz przełomowe.