Uczeni chcą obserwować łączące się czarne dziury

0

Gdy dwie czarne dziury znajdują się dostatecznie blisko siebie, często po dłuższym czasie dochodzi do ich kolizji i połączenia się w jedną większa. Nowonarodzona czarna dziura jeszcze intensywniej pochłania pobliskie gwiazdy.

Przed połączeniem się czarne dziury wykonują intensywne ruchy orbitalne, często robiąc duże spustoszenie wśród gwiazd z centrum swojej galaktyki. Ponadto silnie przy tym zaginają czasoprzestrzeń, wytwarzając na jej strukturze pewnego rodzaju zmarszczki, nazywane przez astrofizyków falami grawitacyjnymi. Gdy już się zderzą i połączą, emitują wciąż fale grawitacyjne, ale głównie w jednym kierunku. Powstaje coś w rodzaju silnika odrzutowego popychającego nową czarną dziurę w przeciwnym kierunku. Dzięki temu napotyka ona na swojej drodze kolejne gwiazdy, które może pochłaniać. Gdyby nie to zjawisko, po pewnym czasie mogłaby – używając porównania do organizmów żywych – umrzeć z głodu. Stacjonarna czarna dziura pochłania bowiem statystycznie jedną gwiazdę na 100 000 lat, ale wędrująca – nawet jedną gwiazdę każdej dekady. Oczywiście zwiększa to również możliwość wykrycia takiego obiektu przez astronomów. Badania tego typu odbywają się już teraz w ramach projektów Pan-STARRS oraz Large Synoptic Survey Telescope.

Gwiazdy rozerwane przez pływy czarnych dziur często wciąż świecą, gdyż ich pozostałości wykonują ruchy orbitalne wokół czarnych dziur. Zderzają się przy tym ze sobą i ogrzewają do tego stopnia, że zaczynają emitować promieniowanie ultrafioletowe albo rentgenowskie. Dzieje się to relatywnie blisko czarnej dziury – z daleka może się zatem wydawać, iż to ona sama świeci na tych długościach fal.

Dobrym początkiem na drodze do zaobserwowania łączenia się czarnych dziur jest poszukiwanie emanacji dopiero co rozerwanych gwiazd. Do niedawna wielkie nadzieje wiązano także z misją LISA (Laser Interferometer Space Antenna), która miała poszukiwać w niedalekiej przyszłości fal grawitacyjnych z niedostępną wcześniej precyzją, lecz niestety nie dojdzie prawdopodobnie do jej realizacji.

Pomiary fal grawitacyjnych pozwalają na niezwykle precyzyjne określanie odległości (rzędu 1%), lecz nie da się zbyt dokładnie wyznaczać, co jest ich źródłem. To można jednak wyznaczyć inaczej – np. poprzez symulacje rozkładu gwiazd w centrach galaktyk, dzięki czemu będzie można określić, w centrum której z nich ostatnio zaszły jakieś intensywne zjawiska.

Kolizje czarnych dziur są tak interesujące, gdyż przez porównywanie przesunięcia ku czerwieni danej galaktyki z jej odległością wyznaczoną innym sposobem możliwe jest badanie czarnej energii – słabo zbadanej siły przyspieszającej rozszerzanie się Wszechświata. Obecnie używa się do tego obserwacji supernowych, lecz pomiary z użyciem czarnych dziur byłyby znacznie dokładniejsze, ponadto pozwoliłyby także na niezależną weryfikację teorii względności Einsteina z nieosiągalną dotąd precyzją.

Źródło: miesięcznik Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego, marzec 2011

Share.

Comments are closed.