24.11.2017
PL EN
18.03.2016 aktualizacja 18.03.2016

Czarna dziura w sercu galaktyki daje cząstkom astronomicznego kopa

Artystyczna wizja procesu emisji promieniowania gamma z wielkiego obłoku molekularnego otaczającego centrum Galaktyki bombardowanego przez wysokoenergetyczne protony pochodzące z okolic centralnej czarnej dziury. Autor: Dr Mark A. Garlick/ HESS Collaboration Artystyczna wizja procesu emisji promieniowania gamma z wielkiego obłoku molekularnego otaczającego centrum Galaktyki bombardowanego przez wysokoenergetyczne protony pochodzące z okolic centralnej czarnej dziury. Autor: Dr Mark A. Garlick/ HESS Collaboration

Czarna dziura w samym centrum naszej galaktyki działa jak supersilny kosmiczny akcelerator. Za jej sprawą cząstki zyskują ogromne energie i w otaczającej przestrzeni kosmicznej wytwarzają promieniowanie gamma, które dociera potem do Ziemi. Wyjątkowe cechy tego promieniowania odkryli m.in. badacze z Polski.

Wyniki międzynarodowych badań, w których brali udział badacze z 12 krajów, w tym naukowcy z 5 polskich ośrodków, opublikowano w prestiżowym tygodniku "Nature".

"W samym centrum naszej galaktyki znajduje się masywna czarna dziura, która ma masę czterech milionów mas Słońca. A my zaobserwowaliśmy, że z tamtych obszarów dociera do nas promieniowanie gamma wysokich energii" - wyjaśnia w rozmowie z PAP uczestnik badań prof. Michał Ostrowski z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Analiza tego promieniowania pokazała, że czarna dziura - o nazwie Sgr A* - może przyspieszać cząstki promieniowania kosmicznego do energii sto razy większych niż te osiągnięte w największym naziemnym akceleratorze cząstek - Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN.

ALEŻ TA CZARNA DZIURA ŚWIECI!

"Wbrew temu, co by się powszechnie wydawało, czarne dziury są obiektami, które we wszechświecie... najmocniej świecą!" - zwraca uwagę prof. Ostrowski. Zaznacza jednak, że promieniowanie powstaje z materii w okolicy czarnej dziury - która dopiero jest w trakcie spadania, a nie z materii, która już do czarnej dziury wpadła (z wnętrza czarnej dziury światło już nie ucieknie). "Za sprawą silnej grawitacji kilogram materii, która spada na czarną dziurę, może wydzielić dużo więcej energii niż kilogram materii w bombie termojądrowej" - porównuje astronom.

ZAWIŁE DROGI CZĄSTEK

Przyspieszane w pobliżu czarnej dziury cząstki takie jak protony, elektrony i jądra atomowe nie docierają jednak do Ziemi bezpośrednio. To byłoby zbyt proste! Ich tor lotu odchylany jest przez międzygwiazdowe pole magnetyczne. Najczęściej więc trafiają na naszą planetę (tworząc tzw. promieniowanie kosmiczne) z innego kierunku niż ich źródło. Trudno więc stwierdzić, skąd pochodzą.

Na szczęście jednak czasem cząstki w pobliżu swojego kosmicznego akceleratora zderzają się z gazem międzygwiazdowym i wzbudzają fale elektromagnetyczne - promieniowanie gamma, które już bez większych przeszkód dociera do Ziemi. Gdy promień gamma o bardzo wysokiej energii wpada do atmosfery, tworzy w niej kaskadę cząstek wtórnych, elektronów i pozytonów, które emitują tzw. promieniowanie Czerenkowa.

CZARNA DZIURA OBSERWOWANA Z CZARNEGO LĄDU

Takich ultrakrótkich - trwających nanosekundy - błysków światła w ziemskiej atmosferze poszukuje się m.in. w Obserwatorium H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) w Namibii. Ośrodek prowadzą naukowcy z 12 krajów, w tym Polacy. Prof. Ostrowski wyjaśnia, że z tego obserwatorium na południowej półkuli naszego globu najlepiej widać centrum galaktyki, w którym znajduje się badana czarna dziura. A to właśnie z tego kierunku docierało promieniowanie gamma opisane w "Nature". Z badań wynikło, że Sgr A* jest najprawdopodobniej miejscem przyspieszenia protonów do energii rzędu petaelektronowoltów (PeV). PeV odpowiada energii milion miliardów razy większej niż energia promieniowania widzialnego. Dla porównania w LHC cząstki zderzają się z maksymalną energią 0,013 PeV (13 TeV).

"Nasze badania pozwalają zrozumieć nieznane wcześniej aspekty związane z działaniem akceleratorów cząstek w obiektach kosmicznych. Badając takie procesy możemy zobaczyć, w jakich obiektach działa mechanizm akceleracji cząstek i odkryć naturę zachodzących tam procesów fizycznych" - podsumowuje naukowiec.

Rolę koordynatora projektu H.E.S.S. w Polsce pełni Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie. W skład polskiego konsorcjum wchodzą ponadto: Uniwersytet Jagielloński w Krakowie, Instytut Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie, Uniwersytet Warszawski i Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

lt/ ula/

Partners

Copyright © Fundacja PAP 2017