Tik praėjusiais metais astronomams pagaliau pavyko padaryti pirmąsias supermasyvios juodosios skylės, esančios mūsų Paukščių Tako galaktikos centre, nuotraukas. Vis dėlto nebuvo galima pamatyti pačios juodosios skylės tiesiogiai, nes jos tankis toks didelis, kad gravitacinė trauka neleidžia ištrūkti net šviesai.

Vis dėlto aplink Šaulio A (taip vadinama mūsų galaktikos juodoji skylė) atvaizdą buvo matoma švytinti dujų aureolė, o šio objekto, apie kurį dabar žinome, masė yra milijoną kartų didesnė už mūsų Saulę.

Juodoji skylė. Event Horizon Telescope Collaboration nuotr.

Panašūs naujausi atradimai, kaip ir daugelis kitų, nustebino astronomus.

„Per pastaruosius kelerius metus viskas, ką manėme žinoję apie juodąsias skyles, dabar kelia abejonių“, – sako Padujos universiteto Italijoje astrofizikė profesorė Michela Mapelli.
Apie juodąsias skyles yra girdėję visi. Tačiau tik nedaugelis žmonių supranta, kokį jaudulį šie paslaptingi objektai tebekelia astronomams.

Viena juodoji skylė patraukė astronomų dėmesį praeitais metais, kai ji išsklaidė ir prarijo per arti priartėjusią žvaigždę. Kita buvo apibūdinta kaip sparčiausiai didėjanti kada nors pastebėta juodoji skylė, kas sekundę suryjanti masę, lygiavertę vienai Žemei. Dėl to ji jau dabar 3 milijardus kartų masyvesnė už mūsų Saulę.

Kosminės mažylės

Mapelli tyrinėja kosmines juodąsias skyles, kurios susidaro, kai subliūkšta didelė, greitai sudeganti žvaigždė. Palyginti su supermasyviomis, šios juodosios skylės tėra kosminės mažylės.
Astronomai manė, kad šių juodųjų skylių masė gali būti nuo penkių iki dešimties kartų didesnė už mūsų Saulės masę.

Juodoji skylė. Robin Dienel/Carnegie Institution for Science iliustr.

Vis dėlto šio tipo juodųjų skylių dydis yra kur kas įvairesnis. Pastaraisiais metais buvo atrasta tokių, kurių masė siekia iki 100 Saulės masių, ir viena maža, tik 2,6 Saulės masių juodoji skylė.
„Mes atradome ypatybių ir daugybę įvairių juodųjų skylių, apie kurias iki naujausių stebėjimų neturėjome visiškai jokio supratimo“, – pažymi Mapelli.

Viena ją suintrigavusi sistema – tai binarinių juodųjų skylių sistema, kurioje dvi juodosios skylės sukasi viena apie kitą. Taip gali nutikti, kai dvi viena aplink kitą skriejančios žvaigždės savo gyvavimo pabaigoje tampa juodosiomis skylėmis.

Tačiau binarinių juodųjų skylių sistemos gali susidaryti ir įvairiais kitais būdais, kuriuos Mapelli tiria projekte DEMOBLACK, finansuojamame Europos mokslinių tyrimų tarybos.

„Prieš septynerius metus didelė dalis mokslininkų skeptiškai vertino binarinių juodųjų skylių sistemų egzistavimo tikimybę“, – sako ji. „Net teoretikai nebuvo įsitikinę, kad jos galėtų egzistuoti.“

Juodoji skylė.SXS iliustr.

Šiuo metu, pasak Mapelli, jau atrasta beveik 100 tokių sistemų. Jos skleidžia gravitacines bangas, sukeldamos erdvės-laiko ribulius, kuriuos galima užfiksuoti sudėtingais jutikliais JAV lazerinio interferometro gravitacinių bangų observatorijoje bei Italijos VIRGO interferometru.

Pasak Mapelli, daugelis astrofizikų abejojo, ar dvi juodosios skylės galėtų priartėti viena prie kitos tiek, kad galėtų susijungti, tačiau vėliau buvo aptiktos gravitacinės bangos, signalizuojančios apie juodųjų skylių susidūrimą. 2019 m. buvo stebimas ypatingas įvykis – 60 ir 80 Saulės masių juodųjų skylių susijungimas.

Nežinoma, ar šios juodosios skylės susiformavo tiesiogiai iš žvaigždžių. Juk prielaida, kad iš žvaigždžių gimusios juodosios skylės turėtų būti nuo penkių iki dešimties Saulės masių, jau paneigta.

„Iš tiesų lieka neatsakytas svarbus klausimas, ar didžiausia iš žvaigždės susiformavusios juodosios skylės masė gali būti tik 60 Saulės masių, ar ji gali siekti 90 ar net 300?“ – sako Mapelli. „Jaučiuosi kalta dėl tokio didelio neapibrėžtumo, nes pati asmeniškai sudariau prielaidas šiai situacijai.“

Juodoji skylė.  NASA, ESA, and D. Coe, J. Anderson, and R. van der Marel (STScI) iliustr.

Galaktikos monstrai

Didžiausi monstrai yra beveik kiekvienos galaktikos centre. Beveik visi jie aktyviai veikia – į jų vidų dėl gravitacijos įsiurbiamos karštosios dujos. Kai kurių iš šių juodųjų skylių masė yra iki 10 milijardų kartų didesnė už mūsų Saulės masę.

„Tai patys tikriausi monstrai“, – teigia Kembridžo universiteto (JK) profesorius Christopheris Reynoldsas. „Jų poveikis galaktikoje gali būti juntamas per 100, net per 200 šviesmečių.“

Net ir tokiais astronominiais atstumais žvaigždės ir galaktikos vis dar jaučia šių juodųjų skylių gravitacinę trauką. Vis dėlto jų skleidžiamų energijos pliūpsnių, kai jos pasiglemžia materiją, poveikis gali būti juntamas daug toliau, t. y. už 100 000 ar daugiau šviesmečių.

Dalyvaudamas ES finansuojamame projekte „DISKtoHALO“, Reynoldsas tiria, kaip šios supermasyvios juodosios skylės auga, įsiurbdamos į savo vidų karštąsias dujas ir generuodamos energijos pliūpsnius į išorę.

„Mes žinome, kad šios juodosios skylės generuoja energijos srautus, kurie pliūpsniais išmetami į išorę“, – sako jis.

Vis dėlto astrofizikams dar nepavyko išsiaiškinti, kodėl kai kurių galaktikų centre esančios dujos išlieka tokios karštos (iki 10–100 mln. °C) – juk šioms sistemoms yra milijardai metų, taigi buvo pakankamai laiko joms atvėsti.

Vežimo rato galaktika infraraudonųjų ir rentgeno spindulių ruože. JWST/Chandra teleskopas.

Būdas, kuriuo juodosios skylės sąveikauja su savo artimiausia aplinka ir tolimomis galaktikos dalimis, yra labai sunkiai įmenama mįslė. Nelabai gelbsti kompiuteriniai modeliai, nes reikia palyginti mažų mastelių, taip pat šviesmečiais matuojamų milžiniškų mastelių sistemas.

„Kalbame apie teniso kamuoliuko dydžio objektą, reguliuojantį Žemės dydžio objektą“, – sako Reynoldsas.

Vienas iš būdų ištirti šias supermasyvias juodąsias skyles galaktikų spiečių centruose yra greta jų esančių karštųjų dujų tyrimas. Šių dujų neįmanoma pamatyti teleskopu, tačiau jos tokios karštos, kad jų energiją galima aptikti pagal rentgeno spindulius, kuriuos jos skleidžia.

Visgi nežinoma, kodėl šios karštosios dujos neatvėsta ir nesikondensuoja į žvaigždes.

„Tam reikalingas „šildytuvas“, kuris spinduliuotų energiją spiečiaus centre, o vienintelis pakankamai galingas „šildytuvas“ – tai supermasyvios juodosios skylės“, – teigia Reynoldsas.
Jam ir jo kolegoms vis dar mįslė, kaip toks „šildytuvas“ veikia. Tačiau aišku, kad supermasyvių juodųjų skylių gyvavimas nėra ramus.

„Šios juodosios skylės net nėra sferinės, o sukdamosi tampa disku, kuriame gausu nestabilių vietų“, – nurodo Reynoldsas.

Nepaisant naujų atradimų apie šiuos keistus galaktikos darinius, tikroji juodųjų skylių prigimtis tebėra paslaptis. Praeityje keltos prielaidos jau atmestos.

Galime neabejoti, kad juodosios skylės ir toliau glumins šviesiausius astronomijos protus.

Dangaus skliautas, Paukščių tako galaktika ir kiti kosminiai dariniai užfiksuoti  NASA Fermi Gamma-ray kosminiu teleskopu. NASA/DOE/Fermi LAT nuotr.

Šiame straipsnyje minėti moksliniai tyrimai buvo finansuojami ES Europos mokslinių tyrimų tarybos (EMTT). Straipsnis buvo publikuotas ES mokslinių tyrimų ir inovacijų žurnale „Horizon“.

Šaltinis
Temos
Griežtai draudžiama Delfi paskelbtą informaciją panaudoti kitose interneto svetainėse, žiniasklaidos priemonėse ar kitur arba platinti mūsų medžiagą kuriuo nors pavidalu be sutikimo, o jei sutikimas gautas, būtina nurodyti Delfi kaip šaltinį.
www.DELFI.lt
Prisijungti prie diskusijos Rodyti diskusiją