13.12.2017
PL EN
16.03.2016 aktualizacja 16.03.2016

Zmierzono tempo rotacji supermasywnej czarnej dziury

Schemat układu dwóch czarnych dziur w kwazarze OJ 287. Rys.: Martin Mobberley. Schemat układu dwóch czarnych dziur w kwazarze OJ 287. Rys.: Martin Mobberley.

Naukowcy z 58 instytutów naukowych z różnych krajów wzięli udział w badaniach, dzięki którym zmierzono tempo obrotu dookoła własnej osi dla supermasywnej czarnej dziury. W badaniach uczestniczyli polscy astronomowie z kilku ośrodków badawczych.

Zbadana supermasywna czarna dziura ma aż 18 miliardów mas Słońca i znajduje się w kwazarze OJ 287, odległym o 3,5 miliarda lat świetlnych od nas. Kwazary to jasne centra bardzo odległych galaktyk, emitujące olbrzymie ilości energii na skutek spadku materii na supermasywną czarną dziurę. Naukowcom udało się zmierzyć tempo rotacji wspomnianej czarnej dziury, którego wartość wynosi jedną trzecią wartości maksymalnej dozwolonej przez ogólną teorię względności (tzw. parametr Kerra).

Astronomowie przeprowadzili kampanię obserwacyjną, która objęła ponad 20 teleskopów optycznych, a także pracujący w kosmosie teleskop rentgenowski Swift, należący do NASA. Co więcej, kwazar położony jest bardzo blisko trasy Słońca podczas jego ruchu po sferze niebieskiej (obserwując z Ziemi), a to w tym obszarze skupia się większość poszukiwań planetoid i komet, dzięki czemu istnieją archiwalne pomiary fotometryczne od ponad 100 lat.

Staranne analizy zebranych danych pokazały, że kwazar OJ 287 produkuje prawie periodyczne wybuchy (pojaśnienia) w zakresie optycznym co około 12 lat, poczynając od 1981 roku. Najnowsze dane pokazują też występowanie dwóch maksimów w tych pojaśnieniach.

Zespół, którym kieruje prof. Mauri Valtonen z Uniwersytetu w Turku w Finlandii, opracował model, w którym do wytłumaczenia działania kwazara OJ 287 potrzebne są dwie czarne dziury o różnej masie. Mamy jedną supermasywną czarną dziurę otoczoną dyskiem akrecyjnym (czyli dyskiem materii spadającej po spirali na czarną dziurę), a wokół niej krąży supermasywna czarna dziura o sporo mniejszej masie (150 milionów mas Słońca, wobec 18 miliardów mas Słońca pierwszej czarnej dziury). Dzięki modelowi, uwzględniając ogólną teorię względności, można przewidzieć kiedy mogą nastąpić podwójne pojaśnienia.

Kampania obserwacyjna miała za zadanie zaobserwować przewidywane przez model pojaśnienie. Zjawisko zaczęło się około 18 listopada 2015 r. i osiągnęło maksimum jasności 4 grudnia 2015 r. Pomiary momentu rozbłysku pozwoliły naukowcom na określenie tempa rotacji masywniejszej z czarnych dziur.

Ogólnoświatowa kampania obserwacyjna była koordynowana przez polskiego astronoma – prof. Stanisława Zołę z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego. Wzięło w niej udział ponad 50 astronomów z Japonii, Korei Południowej, Indii, Turcji, Grecji, Finlandii, Niemiec, Wielkiej Brytanii, Hiszpanii, Stanów Zjednoczonych, Meksyku oraz z Polski. Wśród obserwatorów byli także miłośnicy astronomii korzystający z własnych teleskopów.

„Z Polski brali udział obserwatorzy z Uniwersytetu Pedagogicznego (obserwatorium na Suhorze), z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego, a także doktorant z Zielonej Góry, który wykonywał obserwacje na Suhorze i zdalnie w Turcji” - powiedział prof. dr hab. Stanisław Zoła.

„Warto wspomnieć, że kampania obserwacyjna nadal trwa i aktualnie bierze w niej udział 12 teleskopów w profesjonalnych obserwatoriach i kilku miłośników astronomii z własnymi teleskopami wyposażonymi w kamery CCD. Następne przewidywane przez model rozbłyski kwazara powinny nastąpić w 2019 i 2022 roku” - dodał krakowski astronom.

W swojej publikacji zespół badawczy wskazuje także, że obserwacje najnowszego rozbłysku kwazara OJ 287 potwierdziły, że utrata energii orbitalnej układu zgadza się z ogólną teorią względności z dokładnością 2 proc., co jest dobrą wiadomością dla przyszłych badań nad falami grawitacyjnymi, a także dla samej ogólnej teorii względności, bowiem w ten sposób weryfikujemy ją z błędem 2 proc.

Wśród autorów publikacji, która ukazała się w czasopiśmie „The Astrophysical Journal Letters”, spośród Polaków znajdziemy nazwiska: Stanisław Zoła (OA UJ oraz Obserwatorium Astronomiczne na Suhorze), Bartłomiej Dębski (OA UJ), Marek Dróżdż (Obserwatorium Astronomiczne na Suhorze), Waldemar Ogłoza (Obserwatorium Astronomiczne na Suhorze), Michał Siwak (Obserwatorium Astronomiczne na Suhorze), Michał Żejmo (Instytut Astronomii Uniwersytetu Zielonogórskiego). Wśród autorów jest także Toma Tomov, Bułgar pracujący w Centrum Astronomii UMK. (PAP)

cza/ krf

Partnerzy

Copyright © Fundacja PAP 2017