Mazs un rijīgs
Publicēts: 30.11.2013
Izmantojot Gemini observatoriju, astronomi atklājuši kaut ko pārsteidzošu 22 miljonus gaismas gadu attālajā galaktikā M101. Tur mājo salīdzinoši neliels melnais caurums, kuram ir milzīga apetīte. Tomēr tā ēšanas manieres neatbilst gaidītajam. Nelielais melnais caurums barojas ļoti efektīvi, saglabājot lielisku kārtību savā tuvumā.
"Tam piemīt elegantas manieres," teica viens no pētījuma grupas zinātniekiem Stefans Džusthams no Ķīnas Zinātņu akadēmijas.
Zinātnieks paskaidroja, ka, lai nodrošinātu šādu enerģijas atdevi, tik mazam melnajam caurumam matērija "jārij" tik ātri, ka tam nevajadzētu būt kārtīgam.
"Mēs uzskatījām, ka gadījumā, kad melnais caurums ir tuvu šai robežai, tas nespēj ēst izsmalcināti," piebilda Džusthams. "Mēs cerējām ieraudzīt daudz sarežģītāku uzvedību, tomēr izrādījās, ka mums nav taisnība."
Rentgenstaru avoti kosmosā izstaro augstas un zemas enerģijas rentgenstarus, kurus astronomi dēvē par cietajiem un mīkstajiem rentgenstariem. Interesanti, ka lielāki melnie caurumi vairāk izstaro mīkstos rentgenstarus, bet mazākie - cietos. Galaktikā M101 esošais avots ULX-1 pārsvarā izstaro mīkstos rentgenstarus, tādēļ astronomi pieņēma, ka tur atrodas salīdzinoši liels melnais caurums.
Tomēr novērojumos, kas tika veikti Gemini observatorijā, izdevās noskaidrot, ka nemaz tik liels šis melnais caurums nav. Tā masa tikai 20 līdz 30 reizes pārsniedz Saules masu.
Melno caurumu teorētiskajos modeļos, kuros tiek aplūkots matērijas plūsmas mehānisms, mīksto rentgenstaru avots ir akrēcijas disks, bet cietie rentgenstari pārsvarā rodas augstas enerģijas vainagā ap disku. Akrēcijas ātrumam pieaugot un tuvojoties teorētiski iespējamajam limitam, cieto rentgenstaru starojumam no vainaga vajadzētu kļūt spēcīgākam. Arī mijiedarbība starp vainagu un disku kļūst sarežģītāka.
Ņemot vērā M101 galaktikā aplūkotā cauruma izmērus, starojumā teorētiski vajadzēja dominēt cietajiem rentgenstariem, kā arī struktūrai vajadzēja būt sarežģītākai. Tomēr šajā gadījumā tā nebija.
"Ir teorijas, kas ļauj maza izmēra melnajiem caurumiem ātri ēst un spoži starot rentgenstaru diapazonā, bet šie mehānismi atspoguļojas rentgenstaru diapazonā, ko mēs nenovērojam šīs sistēmas gadījumā," teica pētījuma vadītājs Jifengs Liu no Ķīnas Zinātņu akadēmijas. "Kaut kā šis melnais caurums, kura masa tikai 20 līdz 30 reizes pārsniedz Saules masu, spēj baroties ar teorētiski maksimāli iespējamam tuvu ātrumu, vienlaikus paliekot relatīvi mierīgs. Tas ir aizraujoši. Ir vajadzīga jauna teorija, kas izskaidro novēroto."
Šis atklājums ir trieciens vidējas masas melno caurumu meklētājiem, kuri cerēja, ka ULX-1 pieder tieši šai izvairīgo un noslēpumaino melno caurumu kategorijai. To masa 100 līdz 1000 reizes pārsniedz Saules masu. Līdz šim ir identificēti vairāki kandidāti, bet nav izdevies iegūt pārliecinošus pierādījumus, ka tie patiešām pieder melno caurumu grupai, kuri pēc masas ierindojami starp zvaigžņu masas melnajiem caurumiem un galaktiku centrā mītošajiem supermasīvajiem melnajiem caurumiem. Ultraspožie rentgenstaru avoti jeb ULX tika uzskatīti par vietām, kurās slēpjas vidējas masas melnie caurumi. ULX-1 bija viens no daudzsološākajiem kandidātiem.
"Astronomiem, kas vēlas pētīt šos objektus, tagad nāksies pievērsties citām vietām, kur netiešie pierādījumi liecina par vidējas masas melnajiem caurumiem, varbūt vēl spožākajos rentgenstaru avotos, kas atrodas blīvu zvaigžņu kopu kodolos," paskaidroja pētījuma dalībnieks Džoēls Bregmans no Mičiganas universitātes.
"Daudzi zinātnieki uzskatīja, ka tas ir tikai laika jautājums līdz M101 ULX-1 tiks apstiprināts kā vidējas masas melnais caurums," piebilda Liu, paskaidrojot, ka viņu atklājums ir mazinājis cerības atrisināt šo jautājumu, kā arī radījis jaunas problēmas, lai izskaidrotu, kā zvaigžņu masas melnais caurums spēj tik mierīgi patērēt matēriju.
Lai noteiktu melnā caurma masu, zinātnieki izmantoja Gemini North teleskopa multiobjektu spektrogrāfu. Ar tā palīdzību tika analizēta pavadoņzvaigznes kustība. Šī zvaigzne, no kuras barojas melnais caurums, ir Volfa-Rajē zvaigžņu paveids. Tai raksturīgs spēcīgs vējš, kura nesto matēriju savāc melnais caurums. Pētījumā izdevās noskaidrot, ka ULX-1 melnais caurums spēj notvert vairāk matērijas no zvaigznes vēja nekā uzskatīja zinātnieki.
M101 ULX-1 ir miljoniem reižu spožāks nekā Saule gan rentgenstaros, gan ultravioleto staru diapazonā. Rentgenstaru frakciju nodrošina melnā cauruma akrēcijas disks, bet ultravioleto starojumu pavadoņzvaigzne.
"Lai arī šī nav pirmā melnā cauruma dubultsistēma, kurā pavadoņzvaigzne pieder Volfa-Rajē klasei, ņemot vērā, ka šī atrodas 22 miljonu gaismas gadu attālumā, šis ir jauns attāluma rekords," piebilda pētījuma līdzautors Pols Krauters no Šefīldsas universitātes. "Volfa-Rajē zvaigzne gāja bojā vēl pirms tās gaisma sasniedza mūs, tādēļ mūsdienās visticamāk tur ir divu melno caurumu sistēma."
"Tādu objektu kā M101 ULX-1 izpēte sniedz mums daudz plašāku ieskatu Visumā sastopamo objektu dažādībā," teica Bregmans. "Tas ir aizraujoši, ka mums tagad ir tehnoloģijas, kas ļauj novērot, kā zvaigzne riņķo ap melno caurumu tik tālā galaktikā."
The Gemini Observatory
