Czarna dziura rozerwała wielką planetę lub brązowego karła

Tym tajemniczym obiektem połkniętym przez czarną dziurę, mógł być brązowy karzeł, lub bardzo duża planeta, jak na przykład super-Jowisz - wynika z obserwacji i relacji obu astronomów. Moment rozdarcia i pożarcia był widoczny w postaci błysku rentgenowskiego - poinformowała we wtorek, 2 kwietnia 2013 roku, Europejska Agencja Kosmiczna (ESA). Badania przeprowadzili naukowcy-szczęściarze: dr Marek Nikołajuk z Uniwersytetu w Białymstoku, w ścisłej współpracy z prof. Rolandem Walterem, z Uniwersytetu Genewskiego w Szwajcarii.

Czarna dziura – w rozumieniu astronomów – to obszar czasu i przestrzeni, ściślej czasoprzestrzeni, z którego to obszaru, z powodu piekielnie silnej grawitacji, nic nie może - łącznie ze światłem - opuścić. Zgodnie z ogólną teorią względności Alberta Einsteina, do powstania czarnej dziury konieczne jest nagromadzenie ogromnie (dostatecznie) dużej masy, w stosunkowo (odpowiednio) małej objętości.

Horyzont określa granicę bez powrotu

Czarną dziurę otacza wielka "czapa" powierzchni "horyzontu zdarzeń", która określa granicę bez powrotu. Naukowcy nazywa tę granicę "czarną", gdyż pożera ona (pochłania) całe światło, jakie trafia w "horyzont", i nie odbija niczego, zupełnie tak, jak robi to ciało absolutnie (doskonale) czarne w termodynamice.

Obaj naukowcy – Polak i Szwajcar - realizowali temat badawczy w 2011 roku. Od stycznia do lipca badali jedną z bardzo dalekich galaktyk. Nagle, w gwiazdozbiorze Panny, w polu widzenia zauważyli silny błysk promieniowania rentgenowskiego, który pochodził z innego obiektu. Udało się im zidentyfikować źródło tego obiektu - galaktykę NGC 4845, odległą aż o 47 milionów lat świetlnych od Ziemi – czytamy w Super-Jowisz rozerwany przez czarną dziurę. Galaktyka NGC 4845, nigdy wcześniej nie była przez nikogo obserwowana, w zakresie – jak to się mówi w języku nauki - wysokich energii, choć naukowcy znali ją od około 300 lat.

Pierwsze obserwacje Polaka i Szwajcara były prowadzone za pomocą europejskiego satelity INTEGRAL, który należy do Europejskiej Agencji Kosmicznej. Aby dokładnie zrozumieć istotę i naturę odkrytego zjawiska, naukowcy prowadzili dalsze obserwacje, wykorzystując inne instrumenty badawcze – z dwóch amerykańskich kosmicznych obserwatoriów XMM-Newton i Swift, a następnie korzystali z japońskiego instrumentu MAXI, który działa na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Po tak wnikliwych badaniach i porównaniach wyników, ustali ponad wszelką wątpliwość to, co ogłosili.

Masa czarnej dziury to 300 tysięcy mas Słońca

"Galaktyka NGC 4845 pojaśniała tysiąc razy, uzyskując maksimum blasku w styczniu 2011 roku, a później stopniowo słabnąc. Obserwacje były kompletnym zaskoczeniem, dotyczyły galaktyki, która była spokojna, od co najmniej 20-30 lat" - powiedział dziennikarzom dr Marek Nikołajuk, główny autor publikacji o nowym odkryciu, która ukaże się w naukowym magazynie europejskim "Astronomy and Astrophysics". Oto obraz rozbłysku w informacji: Przełomowe odkrycie.

Analizy uczonych pozwoliły na oszacowanie masy, odkrytej czarnej dziury, ma 300 tysięcy mas Słońca. Zaobserwowany błysk rentgenowski, zinterpretowano jako wynik (efekt) "rozerwania obiektu", który niebezpiecznie blisko zbliżył się do czarnej dziury. Obiekt ten miał masę – według szacunków - pomiędzy 14 a 30 masami planety Jowisz, co oznacza jako pewność, masę mniejszą niż masa gwiazdowa.

W tym przedziale mas ciał kosmicznych, nie ma wyraźnej (jasnej) granicy pomiędzy wielkimi planetami, a brązowymi karłami ("nieudanymi gwiazdami"). Naukowcy bardzo często przyjmują, jako umowna granicę 13 mas Jowisza, ale liczba ta pozostaje przedmiotem sporów i w katalogu znanych planet, można spotkać ciała masywniejsze.

Siły pływowe rozerwały obiekt

"Analiza charakteru błysku oraz badanie jego ewolucji w czasie, pozwoliły nam odrzucić wyjaśnienia takie, jak mało prawdopodobny, wybuch supernowej. Za nagłym i silnym pojaśnieniem musiało się kryć coś równie gwałtownego, a energetycznie bardzo wydajnego. Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest rozerwanie masywnej planety, lub maleńkiego brązowego karła, przez siły pływowe czarnej dziury w galaktyce NGC 4845" – tłumaczy dr Nikołajuk podczas rozmowy z mediami.

Zdaniem polskiego naukowca, na dwa-trzy miesiące przed błyskiem, wielka planeta, albo też mały brązowy karzeł, zbliżyła się krążąc po swojej orbicie, zbyt blisko czarnej dziury. "Olbrzymie siły pływowe spowodowały rozerwanie obiektu, ale nie całkowicie."

"Około 10 proc. zewnętrznych warstw (planety – dod. S.C.) zostało wchłoniętych przez czarną dziurę, a reszta obiektu, w tym gęste jądro planety, zdołała odlecieć od czarnej dziury. Materia pochodząca od rozerwanego super-Jowisza, po spirali spadała na czarną dziurę, rozgrzewając się do temperatury wielu milionów stopni Celsjusza i świecąc w zakresie rentgenowskim" – tłumaczy dr Marek Nikołajuk.

Rozerwanie i połknięcie mało masywnego obiektu

Astronomowie obserwowali już w minionych latach, rozrywanie obiektów przez czarne dziury, ale po raz pierwszy udało się zaobserwować rozerwanie i połknięcie tak mało masywnego obiektu. Po raz pierwszy też zjawisku temu towarzyszyło powstanie ogromnie gorącej plazmy, która – dzięki wysokiej temperaturze - świeciła w zakresie "wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego".

"Do tej pory obserwacje wskazywały, że w tego typu procesach powszechne jest mało energetyczne promieniowanie rentgenowskie. Będzie musiało to zostać uwzględnione przez teoretyków analizujących tego rodzaju procesy" - skomentował krótko Marek Nikołajuk.

Wyniki badań Polaka i Szwajcara będą jeszcze analizowane przez ekspertów ESA. Jeżeli wszystko się potwierdzi, a obserwowany obiekt jest planetą, wówczas wyniki polskiego i szwajcarskiego astronoma, staną się kolejną przesłanką, która potwierdza istnienie planet w innych odległych galaktykach, poza Drogą Mleczną.

Stanisław Cybruch